Характерные химические свойства железа

Желе́зо - элемент побочной подгруппы восьмой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов с атомным номером 26. Обозначается символом Fe (лат. Ferrum). Один из самых распространённых в земной коре металлов (второе место после алюминия).
Простое вещество железо (CAS-номер: 7439-89-6) - ковкий металл серебристо-белого цвета с высокой химической реакционной способностью: железо быстро корродирует при высоких температурах или при высокой влажности на воздухе. В чистом кислороде железо горит, а в мелкодисперсном состоянии самовозгорается и на воздухе.
На самом деле железом обычно называют его сплавы с малым содержанием примесей (до 0,8 %), которые сохраняют мягкость и пластичность чистого металла. Но на практике чаще применяются сплавы железа с углеродом: сталь (до 2,14 вес. % углерода) и чугун (более 2,14 вес. % углерода), а также нержавеющая (легированная) сталь с добавками легирующих металлов (хром, марганец, никель и др.). Совокупность специфических свойств железа и его сплавов делают его «металлом № 1» по важности для человека.
В природе железо редко встречается в чистом виде, чаще всего оно встречается в составе железо-никелевых метеоритов. Распространённость железа в земной коре - 4,65 % (4-е место после O, Si, Al). Считается также, что железо составляет бо́льшую часть земного ядра.

Происхождение названия

Имеется несколько версий происхождения славянского слова «железо» (белор. жалеза, укр. залізо, ст.-слав. желѣзо, болг. желязо, сербохорв. жељезо, польск. żelazo, чеш. železo, словен. železo).
Одна из этимологий связывает праслав. *želězo с греческим словом χαλκός, что означало железо и медь, согласно другой версии *želězo родственно словам *žely «черепаха» и *glazъ «скала», с общей семой «камень». Третья версия предполагает древнее заимствование из неизвестного языка.
Романские языки (итал. ferro, фр. fer, исп. hierro, порт. ferro, рум. fier) продолжают лат. ferrum . Латинское ferrum (Германские языки заимствовали название железа (готск. eisarn,англ. iron, нем. Eisen, нидерл. ijzer,дат. jern, швед. järn) из кельтских.
Пракельтское слово *isarno- (> др.-ирл. iarn, др.-брет. hoiarn), вероятно, восходит к пра-и.е. *h1esh2r-no- «кровавый» с семантическим развитием «кровавый» > «красный» > «железо». Согласно другой гипотезе данное слово восходит к пра-и.е. *(H)ish2ro- «сильный, святой, обладающий сверхъестественной силой».
Древнегреческое слово σίδηρος, возможно, было заимствовано из того же источника, что и славянское, германское и балтийское слова для серебра.
Название природного карбоната железа (сидерита) происходит от лат. sidereus - звёздный; действительно, первое железо, попавшее в руки людям, было метеоритного происхождения. Возможно, это совпадение не случайно. В частности древнегреческое слово сидерос (σίδηρος) для железа и латинское sidus, означающее «звезда», вероятно, имеют общее происхождение.

Получение

В промышленности железо получают из железной руды, в основном из гематита (Fe 2 O 3) и магнетита (FeO·Fe 2 O 3).
Существуют различные способы извлечения железа из руд. Наиболее распространённым является доменный процесс.
Первый этап производства - восстановление железа углеродом в доменной печи при температуре 2000 °C. В доменной печи углерод в виде кокса, железная руда в виде агломерата или окатышей и флюс (например, известняк) подаются сверху, а снизу их встречает поток нагнетаемого горячего воздуха.
В печи углерод в виде кокса окисляется до монооксида углерода. Данный оксид образуется при горении в недостатке кислорода. В свою очередь, монооксид углерода восстанавливает железо из руды. Чтобы данная реакция шла быстрее, нагретый угарный газ пропускают через оксид железа(III). Флюс добавляется для избавления от нежелательных примесей (в первую очередь от силикатов; например кварц) в добываемой руде. Типичный флюс содержит известняк (карбонат кальция) и доломит (карбонат магния). Для устранения других примесей используют другие флюсы.
Действие флюса (в данном случае карбонат кальция) заключается в том, что при его нагревании он разлагается до его оксида. Оксид кальция соединяется с диоксидом кремния, образуя шлак - метасиликат кальция. Шлак, в отличие от диоксида кремния, плавится в печи. Более лёгкий, чем железо, шлак плавает на поверхности - это свойство позволяет разделять шлак от металла. Шлак затем может использоваться при строительстве и сельском хозяйстве. Расплав железа, полученный в доменной печи, содержит довольно много углерода (чугун). Кроме таких случаев, когда чугун используется непосредственно, он требует дальнейшей переработки.
Излишки углерода и другие примеси (сера, фосфор) удаляют из чугуна окислением в мартеновских печах или в конвертерах. Электрические печи используются и для выплавки легированных сталей.
Кроме доменного процесса, распространён процесс прямого получения железа. В этом случае предварительно измельчённую руду смешивают с особой глиной, формируя окатыши. Окатыши обжигают, и обрабатывают в шахтной печи горячими продуктами конверсии метана, которые содержат водород. Водород легко восстанавливает железо, при этом не происходит загрязнения железа такими примесями как сера и фосфор, которые являются обычными примесями в каменном угле. Железо получается в твёрдом виде, и в дальнейшем переплавляется в электрических печах.
Химически чистое железо получается электролизом растворов его солей.

В данной статье будет рассказано о железе, его химических и физических свойствах. Они имеют большое значение для определения способа перевозки железа, его условий хранения, получения, выплавки и т. д.

Железо является одним из наиболее популярных металлов. Но зачастую так называют его сплав с какой-либо примесью, например, с углеродом. Это помогает сохранить пластичность и мягкость самого металла. Показателем в таком составе будет количество чистого металла, углерода и примесей.

Для выплавки стали применяют метод металлизации, который помогает изделию стать более устойчивым к внешним воздействиям, таким как эрозия, коррозия, износ. При этом содержание дополнительной примеси может быть разным.

Углерод

Процент содержания углерода в сплаве может колебаться от 0,2 % до 10%. Это зависит от способа восстановления железа. При этом само количество и степень металлизации могут варьироваться очень широко. В газообразно-восстановительных процессах нитевидный углерод осаждается из газовой фазы на поверхность железа. Но реакция до конца не завершается, и продукт, подвергшийся металлизации, имеет на своей поверхности и в порах сажу, образовавшуюся из углерода.

Фосфор

В процессе прямого восстановления железа количество фосфора не снижается, а процент его содержания при металлизации равен его количеству в исходном сырье. Понизить это может полное обогащение руды, используемой для процесса восстановления. Причем соотношение фосфора и железа зависит от увеличения процента железа, которое ведет к снижению процента содержания фосфора. В большинстве составов он равен 0,010-0,020%, редко 0,030%.

Сера

Сырьем для прямого восстановления железа часто служат окатыши, не подвергшиеся флюсованию, поскольку в них удалена большая часть серы путем окислительного обжига, и тогда главным источником серы будет являться восстановитель.

При исходном твердом восстановителе количество серы в составе металлизованного материала может оказаться высоким. Тогда его понижения можно достичь добавлением известняка и доломита.

В случае газообразного восстановителя на выходе получается продукт с низким процентом серы, до 0,003.

Азот и водород

Азот содержится в малых количествах в руде, что определяет его небольшой процент и в металлизованных материалах, до 0,003%. Количество водорода доходит до 150 куб. см. на 100 гр., причем в стали его процент такой же, как и при выплавке лома.

Цветные металлы

Количество цветных металлов, а именно никеля, хрома, свинца, меди, имеет состав железа прямого восстановления, и часто оно низкое благодаря чистоте сырья. Такой показатель губчатого железа можно сравнить с чугуном. Разница будет лишь в том, что в чугуне есть хром в восстановленном виде.

Титан, хром, ванадий находятся в металлизованных окатышах в составе окислов. В процессе плавки достаточно просто организовать возможность, мешающую восстановить их из шлака. Это дает способность получить металл, в составе которого будет низкий процент содержания титана, хрома и, возможно, марганца.

Железо, состав которого включает в себя олово, свинец, цинк и другие цветные металлы, причем в небольшом и устойчивом проценте, образуется при окислительном процессе обжига окатышей, прямом восстановлении железа и плавке. Все это благодаря малому количеству примесей названных металлов в руде, а также частичному их удалению.

Определено, что удаление цинка возможно при металлизации и плавке. Свинец испаряется во время обжига и восстановления, но в небольшой степени, а главным будет плавильный процесс. Олово, как и сурьма, с трудом удаляются из состава из-за низкого их содержания, или вообще переходят в металл. Исследования, проведенные лабораторным путем, показали, что то, из чего состоит железо, определяется количеством цветных металлов в качестве примесей. Их процент колеблется от менее чем 0,01, как в стали с содержанием никеля, хрома и меди, так до менее 0,001 – в составах с оловом, свинцом, мышьяком, сурьмой и цинком.

Химического элемента с атомным номером 26, что сказывается в химических формулах символом Fe.
Атомная масса железа 55,847. Это серебристо-серый, пластичный и ковкий металл, который легко окисляется образуя оксиды железа. Железо электропроводящий металл. Его твердость по Бринеллю не превышает 100 HB; модуль Юнга 190-210×10 3 МПа; модуль сдвига 8,4 х10 3 МПа; кратковременная прочность на разрыв 170-210 МПа, предел текучести 100 МПа; ударная вязкость 300 МПа; средняя удельная теплоемкость (273-1273 К) 640,57 Дж / кг · К; плотность 7,84. На воздухе окисляется, покрываясь ржавчиной FeO · nH 2 O. Среди других породообразующих элементов имеет максимальную атомную массу.
По распространенности в природе феррум занимает второе место среди металлов (после алюминия). На него приходится 5,10% массы земной коры. По содержанию в земной коре феррум занимает 4-е место. Встречается он исключительно в виде различных соединений. Свободное железо находят только в метеоритах.
Ферум распространенный элемент метеоритного вещества: в каменных метеоритах содержится 25, а в железных 90,85 мас% Fe. Космическая распространенность железа близка к его содержанию в фотосфере Солнца 627 г / т. Середньопланетна доля железа в веществе Земли велика 38,8%. Беднейшая на феррум поверхность Земли.
Важнейшими природными соединениями железа, имеющих промышленное значение, является магнитный железняк Fe 3 O 4, красный железняк Fe 2 O 3, бурый железняк Fe 2 O 3 · nH 2 O и пирит FeS 2. Оксиды железа служат металлами, из которых добывают железо, а пирит сырьем для сульфатно-кислотного производства.
Распространенность железа в горных породах (% по массе): ультраосновных 9,85; основные 8,56; средние 5,85; кислые 2,70; щелочные 3,60; осадочные 3,33. Известно более 300 минералов, содержащих феррум: оксиды, сульфиды, силикаты, фосфаты, карбонаты и др.
Важнейшие минералы железа: гематит Fe 2 O 3 (70% Fe), магнетит Fe 3 O 4 (72,4% Fe), гетит FeOOH (62,9% Fe), лепидокрокит FeO (OH) (62,9% Fe), лимонит смесь гидроокислов Fe с SiO 2 и др. веществами (40-62% Fe), сидерит FeCO 3 (48,2% Fe), ильменит FeTiO 3 (36,8% Fe), шамозит (34-42% FeO), вивианит (43,0% FeO), боронить (34,6% Fe 2 O 3), Ярозит (47,9% Fe 2 O 3) и др.
Богатые месторождения магнитного железняка сосредоточены на Урале в районе г. Магнитогорска и в Курской области (так называемая Курская магнитная аномалия). Месторождения красного железняка есть в Украине в районе г. Кривой Рог. Месторождения бурого железняка сосредоточены на Керченском полуострове. Кроме того, мощные месторождения железных руд выявлены и в других местах на Кольском полуострове, в Сибири и на Дальнем Востоке.
Железо блестящий серебристо-белый тяжелый металл. Плотность его 7,86 т / м 3, температура плавления 1538 ° C. Железо довольно пластичное. Оно легко куется, штампуется, вытягивается в проволоку и прокатывается в тонкие листы, легко намагничивается и размагничивается. Выше температуры Кюри (770 ° C) теряет ферромагнитные свойства. До температуры 912 ° C существует в аллотропные модификации -железа с объемноцентрированая кубической кристаллической решеткой, за высокой температуры -железа с гранецентрированной кубической решеткой, выше 1394 ° C снова меняет тип решетки на объемноцентрированая кубическую.
Куски чистого железа (99,97% +), очищенные методом электролиза. Ферум принадлежит в восьмую группу периодической системы элементов Менделеева. Его атомы на внешней электронной оболочке имеют по два электрона, а на предпоследней 14 электронов. Атомы железа могут легко терять два электрона и превращаться в двухвалентные катионы Fe 2 +. Они могут терять и три электрона (один из предпоследней оболочки) и превращаться в трехвалентные катионы Fe 3 +. Таким образом, железо образует два ряда соединений. Соединения трехвалентного железа устойчивы.
В сухом воздухе при обычной температуре железо довольно устойчивое, но во влажном быстро ржавеет, покрываясь толстым слоем ржавчины. Ржавчина является смесью оксидов и гидроксидов железа. Наибольшую часть ржавчины составляет сесквиоксид железа Fe 2 O 3 и тригидроксид железа Fe (OH) 3. Кроме того, в ее состав входит монооксид железа FeO, дигидроксид железа Fe (OH) 2 и другие соединения. Процесс ржавления железа можно изобразить следующим приблизительным уравнениями:
Ржавчина довольно хрупкая и пористая. Поэтому она не может изолировать металл от атмосферы, отчего процесс ржавления происходит непрерывно. При высокой температуре железо легко соединяется с кислородом,; образуя окалину Fe 3 O 4 (FeO · Fe 2 O 3). В атмосфере кислорода раскаленная железная провод горит ярким пламенем, образуя тоже окалину Fe 3 O 4. При нагревании железо может легко реагировать с хлором, серой и другими неметаллами:
В электрохимическом ряду напряжений железо стоит левее водорода, поэтому оно легко реагирует с разбавленными соляной и серной кислотами:
С разведенной нитратной кислотой железо тоже легко реагирует:
Но с концентрированной нитратной и концентрированной серной кислотами без нагрева железо не реагирует. Оно становится «пассивным», покрываясь тонкой пленкой окисла, которая не растворяется в кислотах и изолирует металл от воздействия кислоты. Благодаря этому концентрированную нитратную и концентрированной серной кислоты можно хранить и транспортировать в железной таре.
Железо может восстанавливать менее активные металлы из растворов их солей, например: Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu
Железоуглеродистые сплавы чугун и сталь основа конструкций материалов, применяемых во всех отраслях промышленности. Стали содержат до 2,14% углерода, чугун более 2,14%. Железо также используется в различных сплавах с другими металлами. Производство железа и его сплавов составляет отдельную отрасль промышленности черную металлургию.
Ферум жизненно важный элемент для всех организмов. В клетках феррум обычно хранится в центре металл-протеинов, поскольку свободный феррум неспецифически связывается с многочисленными химическими веществами клетки и может катализировать образования токсичных свободных радикалов. Недостаток железа в организме может приводить к анемии.
В животных, растениях и грибах феррум часто входит в состав гемномго комплекса. Гем важная составная часть цитохромный белков, играющих роль посерединикив в окислительно-восстановительных реакциях, и белков, которые переносят кислород гемоглобина, миоглобина и леггемоглобину. Неорганический феррум также может влиять на окислительно-восстановительные реакции в железо-сернистых кластерах многих энзимов, как, например, нитрогеназы.
К негемних протеинов принадлежат энзимы монооксигеназы метана, которые окисляют метан до метанола, рибонуклеотид редуктаза, которая восстанавливает рибозу к деоксирибозы, гемеритрины, отвечающих за транспортировку и фиксацию кислорода в морских позвоночных и пурпурная кислотная фосфатаза, катализирующий гидролиз эфиров фосфора.
У млекопитающих распределение железа в организме жестко регулируется, поскольку феррум потенциально токсичен. Распределение железа регулируется еще и потому, что его требуют немало бактерий, поэтому ограничения доступа бактерий к этому элементу помогает предотвратить инфекцию или ограничить ее. Очевидно это причина относительно малого количества железа в молоке млекопитающих. Основу системы регулирования содержания железа составляет белок трансферрин, связывающий железо и транспортирует его к кровяных клеток.

Презентуем довольно дешевые железные двери. Их качество отвечает самым строгим условиям. Собственно поэтому железная дверь дешево обходится, но служит удивительно продолжительно.

Железо известно человеку с древнейших времен и сегодня применяется в самых разных отраслях промышленности. Высокая востребованность железа обуславливается как его широким распространением в природе, так и сочетанием очень ценных свойств. Этот металл пластичен, легко поддается как холодной, так и горячей ковке, а также прокатке, штамповке и волочению. Благодаря своей способности растворять углерод и другие элементы железо выступает в качестве основы для получения железных сплавов.

Железо накапливается в земных глубинах, в ультраосновных и основных породах, а также в морских и континентальных осадках (в виде осадочных руд).

В диапазоне от комнатной температуры до 769С (точка Кюри) железо отличается сильными магнитными свойствами, при более высоких температурах оно ведет себя как парамагнетик. Температура плавления металла 1535С, температура кипения 2750С, плотность7,87 г/см3. Стандартный электромагнитный потенциал пары пары Fe2+/Fe0 –0,447В, Fe3+/Fe2+ +0,771В.

Физические свойства железа находятся в зависимости от его чистоты. При наличии даже очень малых концентраций примесей азота, углерода, серы и других свойства металла сильно изменяются. Так, примеси серы вызывают так называемую красноломкость, водород увеличивает хрупкость, а углерод и азот приводят к уменьшению пластичности.

При взаимодействии с кислородом железо образует оксид FeO, оксид Fe2O3 и оксид Fe3O4. Во влажном воздухе железо покрывается ржавчиной, которая не предотвращает доступ кислорода и влаги к металлу, а значит – не защищает его от дальнейшего окисления. Нагревание железа в сухом воздухе до температуры более 200С приводит к образованию на его поверхности тончайшей оксидной пленки, защищающей его от коррозии.

При нагревании железо реагирует с галогенами. Там, при хлорировании железа образуется летучий хлорид железа, а при взаимодействии железа и иода – иодид железа. Также при нагревании железо вступает в реакцию с азотом, фосфором, углеродом и кремнием. При повышенном давлении происходит реакция с монооксидом углерода с образованием жидкого пентакарбонила железа.

Железо высокой чистоты устойчиво в воде и в разбавленных щелочных растворах. В концентрированной азотной и серной кислоте железо не растворяется благодаря оксидной пленке, покрывающей его поверхность. При взаимодействии с соляной и разбавленной серной кислотами железо образует соли железа.

В промышленности используются преимущественно сплавы железа, и в первую очередь его сплавы с углеродом – чугун и сталь, составляющие основу современной техники. Доля сплавов железа составляет примерно 95% всей металлопродукции.

Чугуны (содержание углерода составляет 3,5-4%) выплавляются в доменных печах из железных руд, стали различных марок (содержание углерода 0,8-1%) получают из чугуна путем выплавки в мартеновских и электрических печах, а также путем окисления в специальных конвертерах. Высоколегированные стали (с высоким содержанием хрома, вольфрама, никеля и т.д.) выплавляют в электрических индукционных и дуговых печах.

Наряду с чугуном и сталью широко применяются и многие соединения железа. Например, оксиды железа служат пигментами при производстве красителей, сульфат железа используется при водоподготовке и т.д.

Чистое железо имеет ограниченную сферу применения: оно используется при изготовлении сердечников электромагнитов, в качестве катализатора химических процессов, а также в некоторых других целях. Также на основе железа разрабатываются материалы, способные выдерживать воздействие агрессивных сред, высоких и низких температур, больших переменных напряжений и т.п.

Железо (Ferrum) Fe, химический элемент VIII группы периодической системы, атомный номер 26, атомная масса 55,847. Состоит из четырех стабильных изотопов: 54 Fe (5,84%), 56 Fe (91,68%), 57 Fе (2,17%), 58 Fe (0,31%). Поперечное сечение захвата тепловых для прир. смеси 2,62.10 - 28 м 2 .

Конфигурация внешних электронных оболочек 3d 6 4s 2 ; +2 и +3 (наиболее характерны), +1, +4, +6, +8; энергия ионизации при последовательном переходе от Fe 0 к Fe 5+ 7,893, 16,183, 30,65, 57,79 эВ; 0,58 эВ; по Полингу 1,8; 0,126 нм, (в нм, в скобках указаны ко-ординац. числа) для Fe 2+ 0,077 (4), 0,092 (6), 0,106 (8), для Fe 3+ 0,063 (4), 0,079 (6), 0,092 (8).
Железо - один из самых распространенных элементов в природе, его содержание в земной коре составляет 4,65% по массе. Известно свыше 300 . из которых слагаются месторождения железных руд. Промышленное значение имеют руды с содержанием Fe св. 16%. Важнейшие рудные минералы Железо: магнетит (магнитный железняк) Fe 3 O 4 (содержит 72,4% Fe), гематит (железный блеск, красный железняк) Fe 2 O 3 (70% Fe), гётит a-FeO(OH), или Fe 2 O 3 .H 2 O, лепидокрокит g-FeO(OH) и гидрогётит (лимонит) Fe 2 O 3 .x H 2 O (ок. 62% Fe), сидерит FeCO 3 (48,2% Fe), ильменит FeTiO 3 (36,8% Fe). Наряду с полезными примесями - Mn, Cr, Ni, Ti, V, Co - железные руды содержат и вредные примеси - S, P и др. Железо входит в состав природных . значительные скопления которых могут иметь промышленное значение для производства железа или его соединений. Различают следующие основные типы железных руд.
Бурые железняки - руды Fe(III) (главный минерал - гётит); содержат до 66,1% Fe (чаще 30-55%); имеют осадочное происхождение. Крупнейшие месторождения в СССР, во Франции, в Гвинее. Гематитовые руды, или красные железняки (главный минерал - гематит); содержат обычно 50-65% Fe. Для них характерно залегание богатых поверх мощных толщ бедных (30-40% Fe) магнетитовых кварцитов. Крупнейшие месторождения в СССР, США, Канаде, Бразилии, Венесуэле. Магнетитовые руды, или магнитные железняки (главный минерал - магнетит); содержат чаще всего до 45-60% Fe. Верхние горизонты магнетитовых рудных тел обычно частично окислены до гематита (полумартиты и мартиты). Крупнейшие месторождения в СССР и Швеции. Силикатные руды (25-40% Fe) осадочного происхождения, используемые для выплавки чугуна в ГДР, Югославии, ЧССР и ряде других стран Европы, относятся к группе зеленых слюд-хлоритов. Главные минералы - шамозит Fe 4 (Fe, Al) 2 (OH) 8 и тюрингит (Mg, Fe) 3,5 Al 1,5 (ОН) 6 .nН 2 О - содержат до 42% Fe. Важнейшие месторождения в ГДР, Австрии и др.
Мировые разведанные запасы железных составляют 231,9 млрд. т, или 93 млрд. т в пересчете на Железо (1980). По запасам железных (балансовым - св. 100 млрд. т) СССР занимает первое место в мире. Наиб. запасы железных (в млрд. т), кроме СССР, сосредоточены в Бразилии (34), Канаде (26), Австрии (21), США (17), (13), ЮАР (9), Швеции (4,5) и во (4). Перспективно использование бедных Железо горных пород и . Мировые запасы последних оцениваются в 3000 млрд. т (1984). В чрезвычайно редких случаях Железо встречается в земной коре в составе минерала иоцита FeO (аналог которого в технике называют вюститом), а также в виде самородного Железо - метеорного и теллурического (земного происхождения). Теллурическое железо образуется в результате и сульфидов Железо из железистой магмы и при подземных пожарах угля, контактирующего с пластами руды.
Железо входит в состав .

Свойства. Железо - блестящий серебристо-белый пластичный металл. При обычном существует в четырех кристаллических модификациях. До 917 °С существует a-Fe с объемноцентрированной кубической решеткой (а = 0,286645 нм, z = 2, пространств. группа Im3m); a-Fe ферромагнитно, но при 769 °С (точка Кюри) переходит в парамагнитное состояние без изменения сингонии и др. свойств, кроме магнитных; DH 0 перехода 1,72 кДж/моль. Парамагнитное железо (b-Fe) устойчиво в интервале 769-917 °С. В интервале 917-1394 °С существует g-Fe с гранецентрированной кубической решеткой (при 950 °С а = 0,3656 нм, z = 4, пространств. группа Fm3m); DH 0 перехода b: g 0,91 кДж/моль. Выше 1394°С существует d-Fe с объемноцентрированной кубической решеткой (при 1425°С а = 0,293 нм, z = 2, пространств. группа Im3m); DH 0 перехода g: d 0,63 кДж/моль. При высоких давлениях существует e-Fe с гексагональной плотноупакованной решеткой, которое также образуется и при нормальном при Железо рядом элементов. Ниже приводятся данные о физ. свойствах Железо с общим содержанием примесей не более 0,01%.

Т. пл. 1535 °С (DH 0 пл 16,6 кДж/моль), т. кип. 2750 °С (DH 0 исп 354,3 кДж/моль). Плотность (в г/см 3): a-Fe 7,87 (20 °С), 7,67 (600 °С); g-Fe 7,59 (1000 °С); d-Fe 7,409; жидкого железа 7,024 (1538°С), 6,962 (1600°С), 6,76 (1800°С); уравнение температурной зависимости плотности жидкого карбонильного железа (см. ниже): d = 8,618 - 8,83.10 - 4 T г/см 3 . медленно увеличивается с ростом температуры до 523 К, затем резко возрастает, достигая максимума в . после чего снижается; С 0 р 25,14 Дж/(моль.К); S 0 298 27,30 Дж/(моль.К); уравнение температурной зависимости давления . lgp (в мм рт. ст.) = - 19710/T - l,271gT + 13,27 (1808-3023 К); температурный коэффициента линейного расширения 12.10 - 6 К - 1 (298 К), уравнение его температурной зависимости: a = 11,3.10 - 6 + 17,6.10 - 8 t - 1,68.10 - 11 t 2 o С - 1 (0-800°С). [Вт/(м.К)], 132 (100 К), 80,3 (300 К), 69,4 (400 К), 32,6 (1000 К), 31,8 (1500 К); для армко-железа (см. ниже) 74,7 (273 К), 72,8 (298 К), 67,6 (373 К). Для 99,99%-ного Железо g в Не 1,72 Н/м (1535°С); динамическая в интервале 1535-1700°С изменяется от 6,8.10 - 4 до 5,6.10 - 4 Па.с. Для 99,99%-ного Железо r 0,0327 мкОм.см (4,2 К), 9,71 мкОм.см (293 К), температурный коэффициент r 6,51.10 - 3 К - 1 (273-373 К); температура перехода в сверхпроводящее состояние 0,1125 К. Магнитная проницаемость 1,45.10 6 (для монокристалла), магнитная индукция насыщения 2,18 Тл; коэрцитивная сила 5-6 А/м (для карбонильного железа).
Для особо чистого железа (деформации 5.10 - 4 с - 1 и размере зерна 1 мм; ударная более 300 Дж/см 2 ; температура перехода в хрупкое состояние -85°С; для совершенных ("усов") s раст 13,4 ГПа. по Моосу 4-5. Для отожженного образца относит. удлинение 40-50%, модуль сдвига 76,4-78,4 ГПа, твердость по Бринеллю 588-686 МПа. Железо - умеренной химической активности. Стандартный Fe 2+ /Fe 0 -0,447 В, Fe 3+ /Fe 0 -0,037 В, Fе 3+ /Fе 2+ +0,771 В. Жидкое железо неограниченно растворяет Al, Cu, Mn, Ni, Co, Si, Ti, хорошо растворяет V, Сr и Pt, ограниченно - Mo, Sn, С, S, P, As, H 2 , N 2 , О 2 , не растворяет Pb, Ag, Bi. С образует твердые растворы внедрения - и мартенсит с a-Fe, аустенит с g-Fe. В углерод присутствует также в виде и цементита Fe 3 C (см. табл.). В зависимости от содержания С в Железо различают: мягкое Железо (В сухом при температурах до 200 °С на поверхности компактного железа образуется тончайшая оксидная пленка, защищающая от дальнейшего окисления. Выше 200 °С скорость коррозии железа увеличивается, образуется слой окалины; внутренняя зона ее состоит из вюстита Fе x О (х = 0,89-0,95), поверх него лежит слой Fe 3 O 4 , затем Fe 2 O 3 . Ржавление Железо (атм. коррозия) во влажном воздухе, особенно содержащем капли морской . идет быстрее; ржавчина содержит также и гидроксиды Железо, в основном FeO(OH). О кислородных соединениях железа смотри . Железо не растворяется в воде и растворах холодных . реагирует с разбавленными кислотами, образуя Fe(II), и горячими концентрированными растворами . Конц. HNO 3 и H 2 SO 4 пассивируют железо благодаря образованию нерастворимой в кислотах оксидной пленки.
Азот в малых образует с Железо твердые растворы внедрения, в больших - Fe 2 N и др. При нормальном ок. 917°С растворимость N 2 в a-Fe до 0,01 ат. %, в g-Fe ок. 0,1 ат. %. Железо способно поглощать Н 2 при кислотами и в процессе катодного выделения железа при электролизе. Адсорбируясь на дефектах структуры, водород резко снижает прочность и пластичность железа (так называемая водородная хрупкость). Твердое железо поглощает Н 2 с образованием твердых растворов внедрения. Растворимость Н 2 в Железо при комнатной температуре менее 0,005%, в расплавленном железе - почти в 25 раз больше. Гидриды железа существуют только при высоких давлениях Н 2 ; известны гидриды интерметаллидов железа, например TiFeH 2 (см. Гидриды ). С СО железо образует железа карбонилы, в которых железо формально проявляет нулевую степень окисления.
При нагревании железо реагирует с галогенами, особенно легко с Сl 2 , т. к. образующийся FeCl 3 летуч (см. Железа хлориды ) и не создает на поверхности металла защитной пленки. Напротив, FeF 3 нелетуч, поэтому компактное железо устойчиво к действию F 2 до 250-300 °С.

Реакция железа с S экзотермична, начинается при слабом нагревании, при этом образуется нестехиометрический сульфид, близкий по составу к FeS. В природе распространен минерал пирит FeS 2 (см. Железа сульфиды ). Фосфор при малых дает с железом ограниченные твердые растворы, при больших - фосфиды, из которых наиболее устойчивы Fe 3 P, Fe 2 P, FeP и FeP 2 .

Железо образует два ряда солей - соединения Fe(II) и Fe(III). Соли Fe(II) гидролизуются, в числе продуктов гидролиза образуются различные полиядерные комплексы; на окисляются до Fe(III). Более устойчивы двойные соли, например, соль Мора FeSO 4 .(NH 4) 2 SO 4 .6H 2 O (см. Железа сульфаты ), и комплексные. В водном растворе Fe 2+ образует аквакомплексы, например, состава 2+ , часто сохраняющиеся и в высших кристаллогидратах солей. Растворы солей Fe 2+ практически бесцветны, т. к. окраска 2+ очень слабая (зеленоватая). При действии Na 2 CO 3 на растворы Fe 2+ осаждается карбонат FeCO 3 , который при действии избытка СО 2 переходит в раствор в виде Fe(HCO 3) 2 . Наиболее прочные комплексы Fe(II) - цианистые, например K 4 (см. Калия гексацианоферраты ). Соли Fe(II) - восстановители в водных растворах.
Соли Fe(III) образуются при окислении солей Fe(II) и др. способами; гидролизуются (с образованием различных полиядерных комплексов) сильнее, чем Fe(II). Гидратированный ион Fe 3+ почти бесцветен, но растворы солей Fe 3+ обычно имеют бурую окраску из-за образования гидроксосоединений. Растворы Fe 3+ с MNCS дают кроваво-красный раствор тиоцианата Fe(NCS) 3 , с K 4 - ярко-синий осадок берлинской лазури (турнбулевой сини) приблизительного состава KFe III . При взаимодействии растворов солей Fe(III) с (NH 4) 2 C 2 O 4 образуется оксалат Fe 2 (C 2 O 4) 3 (т. разл. 100°С), применяемый для получения светокопировальной бумаги. Сульфат Fe(III) образует двойные сульфаты (см. Квасцы ). Амминокомплексы Fe(II) и Fe(III) образуются при действии NH 3 на безводные соли; водой разлагаются.
Степень +6 железо проявляет в ферратах(VI), например BaFeO 4 , K 2 FeO 4 , +4 - в тетранитрозиле Fe(NO) 4 , который образуется при действии NO на Железо при повыш. давлении, и ферратах(IV) составов M II FeO 3 , M I 2 FeO 3 , M I 4 FeO 4 , легко образующихся в водных щелочных средах при окислении О 2 . При анодном растворении железа при высоких плотностях тока образуется феррат(VIII) неопределенного состава.
Получение. Схема металлургического передела железных включает дробление, измельчение, обогащение магнитной сепарацией (до содержания Fe 64-68%), получение концентрата (74-83% Fe), плавку; основную массу железа выплавляют в виде чугуна и стали (см. Железа сплавы ). Технически чистое железо, или армко-железо (0,02% С, 0,035% Мn, 0,14% Сr, 0,02% S, 0,015% Р), выплавляют из чугуна в сталеплавильных печах или кислородных конвертерах. Чистое железо получают: восстановлением