რკინას აქვს მაქსიმალური ატომური რადიუსი. ატომებისა და იონების რადიუსების განსაზღვრა
სურათი 46. ნაწილაკების შეხება კრისტალში
რენტგენის სხივების გამოყენება კრისტალების შესასწავლად შესაძლებელს ხდის არა მხოლოდ ამ უკანასკნელის შიდა სტრუქტურის დადგენას, არამედ ნაწილაკების ზომის განსაზღვრას.წარმოქმნის კრისტალს - ატომებს ან იონებს.
იმის გასაგებად, თუ როგორ კეთდება ასეთი გამოთვლები, წარმოიდგინეთ, რომ ნაწილაკები, რომლებიც ქმნიან კრისტალს, სფერულია და ერთმანეთთან კავშირშია. ამ შემთხვევაში შეგვიძლია ვივარაუდოთ, რომ მანძილი ორი მეზობელი ნაწილაკების ცენტრებს შორის მათი რადიუსების ჯამის ტოლია (სურ. 46). თუ ნაწილაკები მარტივი ატომებია და მათ შორის მანძილი გაზომილია, მაშინ განისაზღვრება ატომის რადიუსიც, აშკარად უდრის ნაპოვნი მანძილის ნახევარს. მაგალითად, იმის ცოდნა, რომ მეტალის ნატრიუმის კრისტალებისთვის არის გისოსის მუდმივი დუდრის 3.84 ანგსტრომს, ვხვდებით, რომ რადიუსი რნატრიუმის ატომი უდრის.
გარკვეულწილად უფრო რთულია სხვადასხვა იონების რადიუსის დადგენა. აქ უკვე შეუძლებელია იონებს შორის მანძილის უბრალოდ გაყოფა შუაზე, რადგან იონების ზომები არ არის იგივე. მაგრამ თუ ერთ-ერთი იონის რადიუსი რცნობილია 1, მეორის რადიუსი რ 2 ადვილად იპოვება მარტივი გამოკლებით:
r2 = დ - r1
აქედან გამომდინარეობს, რომ კრისტალური გისოსების მუდმივებიდან სხვადასხვა იონების რადიუსის გამოსათვლელად აუცილებელია მინიმუმ ერთი იონის რადიუსის ცოდნა. შემდეგ ყველა სხვა იონის რადიუსის პოვნა აღარ იქნება სირთულეები.
ოპტიკური მეთოდების დახმარებით შესაძლებელი გახდა საკმაოდ ზუსტად დადგინდეს ფტორის იონების რადიუსი F - (1,33 A) და ჟანგბადი O - (1,32 A); ეს რადიუსები ემსახურება როგორც საწყისი მნიშვნელობები სხვა იონების რადიუსების გამოანგარიშებისას. მაგალითად, მაგნიუმის ოქსიდის MgO გისოსის მუდმივის განსაზღვრამ აჩვენა, რომ ის უდრის 2,1 ანგსტრომს. ამისგან ჟანგბადის იონის რადიუსის გამოკლებით, ჩვენ ვიპოვით მაგნიუმის იონის რადიუსს:
2.1 - 1.32 = 0.78 Å
ნატრიუმის ფტორიდის ბადის მუდმივი არის 2,31 Å; ვინაიდან ფტორის იონის რადიუსი არის 1,33 ანგსტრომი, ნატრიუმის იონის რადიუსი უნდა იყოს:
2,31 -1,33 = 0,98 Å
ნატრიუმის იონის რადიუსის და ნატრიუმის ქლორიდის გისოსის მუდმივის ცოდნით, ადვილია ქლორის იონის რადიუსის გამოთვლა და ა.შ.
ამ გზით განისაზღვრება თითქმის ყველა ატომისა და იონის რადიუსი.
ზოგადი წარმოდგენა ამ რაოდენობების ზომის შესახებ მოცემულია ცხრილში მოცემული მონაცემებით. 7.
მაგიდა 7
ზოგიერთი ელემენტის ატომებისა და იონების რადიუსი
| ელემენტი | ატომის რადიუსი | იონის რადიუსი | იონის სიმბოლო |
| 1,92 | 0,98 | Na+ | |
| 2,38 | 1,33 | K+ | |
| 2,51 | 1,49 | Rb+ | |
| 2,70 | 1,65 | Cs+ | |
| 1,60 | 0,78 | Mg++ | |
| 1,97 | 1,06 | Ca++ | |
| 2,24 | 1,43 | Ba++ | |
| 0,67 | 1,33 | F- | |
| 1,07 | 1,81 | Cl- | |
| 1,19 | 1,96 | ბრ- | |
| 1,36 | 2,20 | J- | |
| 1,04 | 1,74 | S- |
როგორც ეს მონაცემები აჩვენებს, ლითონებში ატომების რადიუსი უფრო დიდია, ვიდრე იონების რადიუსი, მეტალოიდებში, პირიქით, იონების რადიუსი მეტია ატომების რადიუსებზე.
იონების შედარებითი ზომები, რომლებიც ქმნიან კრისტალს, დიდ გავლენას ახდენს სივრცითი გისოსების სტრუქტურაზე. ასე, მაგალითად, ორი ძალიან მსგავსი ქიმიური ბუნებით - CsCl და NaCl, მიუხედავად ამისა, ქმნიან სხვადასხვა ტიპის გისოსებს და პირველ შემთხვევაში თითოეულ პოზიტიურ იონს აკრავს რვა უარყოფითი იონი, ხოლო მეორეში - მხოლოდ ექვსი. ეს განსხვავება აიხსნება იმით, რომ ცეზიუმის იონების ზომები
და ნატრიუმი არ არის იგივე. რიგი მოსაზრებები გვაიძულებს მივიღოთ, რომ იონები კრისტალში ისე უნდა იყოს განლაგებული, რომ ყოველი პატარა იონი, თუ ეს შესაძლებელია, მთლიანად ავსებს სივრცეს მის გარშემო არსებულ დიდ იონებს შორის და პირიქით; სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, უარყოფითი იონები, რომლებიც თითქმის ყოველთვის უფრო დიდია, ვიდრე დადებითი იონები, რაც შეიძლება მჭიდროდ უნდა შემოიფარგლოს დადებით იონებს, წინააღმდეგ შემთხვევაში სისტემა არასტაბილური იქნება. ვინაიდან Cs + იონის რადიუსი არის 1,65 Å, ხოლო Na + იონი მხოლოდ 0,98 Å, აშკარაა, რომ უფრო მეტი Cl - იონი შეიძლება განთავსდეს პირველის გარშემო, ვიდრე მეორის გარშემო.
კრისტალში ყოველი დადებითი იონის გარშემო არსებული უარყოფითი იონების რაოდენობას მოცემული გისოსის კოორდინაციის რიცხვი ეწოდება. სხვადასხვა კრისტალების სტრუქტურის შესწავლა აჩვენებს, რომ შემდეგი კოორდინაციის რიცხვები ყველაზე გავრცელებულია: 2, 3, 4, 6, 8 და 12.
კოორდინაციის რიცხვი დამოკიდებულია დადებითი იონის რადიუსის თანაფარდობაზე უარყოფითი იონის რადიუსთან: რაც უფრო ახლოს არის ეს თანაფარდობა ერთიანობასთან, მით მეტია კოორდინაციის რიცხვი. იონების კრისტალში მდებარე ბურთულებად მიჩნევით უახლოესი შეფუთვის მეთოდის მიხედვით, შესაძლებელია გამოვთვალოთ რა თანაფარდობით უნდა მივიღოთ დადებითი და უარყოფითი იონების რადიუსს შორის ერთი ან სხვა საკოორდინაციო ნომერი.
ქვემოთ მოცემულია გამოთვლილი თეორიულად უდიდესი კოორდინაციის რიცხვები რადიუსების მოცემული თანაფარდობისთვის.
ადვილია იმის დადასტურება, რომ ამ ცხრილიდან ნაპოვნი NaCl-ისა და CsCl-ის საკოორდინაციო რიცხვები უბრალოდ შეესაბამება ამ ნივთიერებების კრისტალებში იონების რეალურ განლაგებას.
განვიხილოთ ატომების ზოგიერთი თვისების დამოკიდებულება მათი ელექტრონული გარსების სტრუქტურაზე. მოდით ვისაუბროთ, უპირველეს ყოვლისა, ატომური და იონური რადიუსების ცვლილების ნიმუშებზე.
ელექტრონის ღრუბლებს არ აქვთ მკვეთრად განსაზღვრული საზღვრები. ამიტომ, ატომის ზომის კონცეფცია არ არის მკაცრი. მაგრამ თუ წარმოვიდგენთ მარტივი ნივთიერების კრისტალებში არსებულ ატომებს ერთმანეთთან კონტაქტში მყოფი ბურთულების სახით, მაშინ მანძილი მეზობელი ბურთების ცენტრებს შორის (ანუ მეზობელი ატომების ბირთვებს შორის) შეიძლება ავიღოთ ორჯერ ტოლი. ატომის რადიუსი. ასე რომ, სპილენძის კრისტალებში ყველაზე მცირე ბირთვთაშორისი მანძილი არის; ეს საშუალებას გვაძლევს განვიხილოთ, რომ სპილენძის ატომის რადიუსი უდრის ამ მნიშვნელობის ნახევარს, ე.ი.
ატომური რადიუსების დამოკიდებულებას ატომური ბირთვის Z მუხტზე პერიოდული ხასიათი აქვს. ერთი პერიოდის განმავლობაში, Z მატებასთან ერთად, შეინიშნება ატომის ზომის შემცირების ტენდენცია, რაც განსაკუთრებით მკაფიოდ შეინიშნება მოკლე პერიოდებში (ატომის რადიუსი მოცემულია ნმ-ში):
ეს აიხსნება გარე ფენის ელექტრონების მზარდი მიზიდვით ბირთვისკენ, რადგან მისი მუხტი იზრდება.
ბირთვიდან უფრო დაშორებული ახალი ელექტრონული ფენის აგების დაწყებით, ანუ შემდეგ პერიოდზე გადასვლისას, ატომური რადიუსები იზრდება (შეადარეთ, მაგალითად, ფტორისა და ნატრიუმის ატომების რადიუსი). შედეგად, ქვეჯგუფში, ბირთვის მუხტის მატებასთან ერთად, იზრდება ატომების ზომები. მაგალითისთვის მოვიყვანოთ ზოგიერთი ძირითადი ქვეჯგუფის ელემენტების ატომური რადიუსების მნიშვნელობები (ნმ):
გარე ფენის ელექტრონები, რომლებიც ყველაზე ნაკლებად არიან მიბმული ბირთვთან, შეუძლიათ დაშორდნენ ატომს და შეუერთდნენ სხვა ატომებს და გახდნენ ამ უკანასკნელის გარე შრის ნაწილი.
ატომები, რომლებმაც დაკარგეს ერთი ან მეტი ელექტრონი, დადებითად დამუხტული ხდება, რადგან ატომის ბირთვის მუხტი აღემატება დარჩენილი ელექტრონების მუხტების ჯამს. პირიქით, ატომები, რომლებსაც ზედმეტი ელექტრონები აქვთ მიმაგრებული, უარყოფითად დამუხტული ხდებიან. შედეგად დამუხტულ ნაწილაკებს იონები ეწოდება.
იონები აღინიშნება იგივე სიმბოლოებით, როგორც ატომები, რაც მიუთითებს მათ მუხტზე ზედა მარჯვენა კუთხეში: მაგალითად, აღინიშნება დადებითი სამი დამუხტული ალუმინის იონი, უარყოფითი ერთჯერადი დამუხტული ქლორის იონი.
ელექტრონის ატომების დაკარგვა იწვევს მისი ეფექტური ზომის შემცირებას, ხოლო ჭარბი ელექტრონების დამატება იწვევს ზრდას. ამრიგად, დადებითად დამუხტული იონის (კატიონის) რადიუსი ყოველთვის ნაკლებია, ხოლო უარყოფითად დამუხტული არა (ანიონის) რადიუსი ყოველთვის მეტია შესაბამისი ელექტრულად ნეიტრალური ატომის რადიუსზე. ასე რომ, კალიუმის ატომის რადიუსი არის , ხოლო იონის რადიუსი, ქლორის ატომისა და იონის რადიუსი, შესაბამისად, არის 0,099 და . ამ შემთხვევაში, იონის რადიუსი რაც უფრო განსხვავდება ატომის რადიუსისგან, მით უფრო დიდია იონის მუხტი. მაგალითად, ქრომის ატომისა და იონების რადიუსი არის 0,127, 0,083 და, შესაბამისად.
ერთ ქვეჯგუფში ერთი და იგივე მუხტის იონების რადიუსი იზრდება ბირთვული მუხტის მატებასთან ერთად. ეს ილუსტრირებულია შემდეგი მაგალითებით (იონის რადიუსი მოცემულია ნმ-ში):
ეს კანონზომიერება აიხსნება ელექტრონული ფენების რაოდენობის ზრდით და ბირთვიდან გარე ელექტრონების მზარდი მანძილით.
რკინა(ლათ. Ferrum), Fe, პერიოდული სისტემის VIII ჯგუფის ქიმიური ელემენტი, ატომური ნომერი 26, ატომური მასა 55,847. ელემენტის როგორც ლათინური, ასევე რუსული სახელების წარმოშობა ცალსახად არ არის დადგენილი. ბუნებრივი რკინა არის ოთხი ნუკლიდის ნაზავი მასობრივი ნომრებით 54 (ბუნებრივი ნარევის შემცველობა არის 5,82% მასის მიხედვით), 56 (91,66%), 57 (2,19%) და 58 (0,33%). ორი გარე ელექტრონული ფენის კონფიგურაცია არის 3s 2 p 6 d 6 4s 2. ჩვეულებრივ ქმნის ნაერთებს ჟანგვის მდგომარეობებში +3 (III ვალენტობა) და +2 (ვალენტობა II). ასევე ცნობილია რკინის ატომების ნაერთები ჟანგვის მდგომარეობებში +4, +6 და ზოგიერთი სხვა.
მენდელეევის პერიოდულ სისტემაში რკინა შედის VIIB ჯგუფში. მეოთხე პერიოდში, რომელსაც რკინაც მიეკუთვნება, ამ ჯგუფში, რკინის გარდა, შედის კობალტი (Co) და ნიკელი (Ni). ეს სამი ელემენტი ქმნის ტრიადას და აქვს მსგავსი თვისებები.
ნეიტრალური რკინის ატომის რადიუსია 0,126 ნმ, Fe 2+ იონის რადიუსი 0,080 ნმ, ხოლო Fe 3+ იონის რადიუსი 0,067 ნმ. რკინის ატომის თანმიმდევრული იონიზაციის ენერგიებია 7,893, 16,18, 30,65, 57, 79 ევ. ელექტრონის აფინურობა 0,58 ევ. პაულინგის მასშტაბით, რკინის ელექტრონეგატიურობა არის დაახლოებით 1,8.
მაღალი სისუფთავის რკინა არის მბზინავი, ვერცხლისფერი ნაცრისფერი, დრეკადი ლითონი, რომელიც კარგად ერგება დამუშავების სხვადასხვა მეთოდებს.
ფიზიკური და ქიმიური თვისებები:ოთახის ტემპერატურიდან 917°C-მდე ტემპერატურაზე, ასევე 1394-1535°C ტემპერატურულ დიაპაზონში არის -Fe კუბური სხეულზე ორიენტირებული გისოსით, ოთახის ტემპერატურაზე გისოსის პარამეტრი. ა= 0,286645 ნმ. 917-1394°C ტემპერატურებზე, სტაბილური -Fe კუბური სახე-ცენტრირებული გისოსით T ( ა= 0,36468 ნმ). ოთახის ტემპერატურადან 769°C-მდე (ე.წ. კურიის წერტილი), რკინას აქვს ძლიერი მაგნიტური თვისებები (ამბობენ, რომ ფერომაგნიტურია), მაღალ ტემპერატურაზე რკინა პარამაგნიტის მსგავსად იქცევა. ზოგჯერ პარამაგნიტური -Fe კუბური სხეულზე ორიენტირებული გისოსებით, სტაბილურია 769-დან 917 ° C ტემპერატურაზე, ითვლება რკინის მოდიფიკაციად, ხოლო -Fe, სტაბილურად მაღალ ტემპერატურაზე (1394-1535 ° C), ტრადიციულად უწოდებენ - Fe (იდეები რკინის ოთხი მოდიფიკაციის არსებობის შესახებ გაჩნდა იმ დროს, როდესაც რენტგენის დიფრაქციული ანალიზი ჯერ არ არსებობდა და არ არსებობდა ობიექტური ინფორმაცია რკინის შიდა სტრუქტურის შესახებ). დნობის წერტილი 1535°C, დუღილის წერტილი 2750°C, სიმკვრივე 7.87 გ/სმ 3. წყვილის სტანდარტული პოტენციალი Fe 2+ /Fe 0 0.447V, წყვილი Fe 3+ /Fe 2+ + 0.771V.
ჰაერში 200°C-მდე ტემპერატურაზე შენახვისას რკინა თანდათან იფარება ოქსიდის მკვრივი ფენით, რაც ხელს უშლის ლითონის შემდგომ დაჟანგვას. ტენიან ჰაერში რკინა დაფარულია ჟანგის ფხვიერი ფენით, რომელიც ხელს არ უშლის ჟანგბადისა და ტენის წვდომას მეტალზე და მის განადგურებას. ჟანგს არ აქვს მუდმივი ქიმიური შემადგენლობა; დაახლოებით მისი ქიმიური ფორმულა შეიძლება დაიწეროს Fe 2 O 3 xH 2 O.
გაცხელებისას რკინა რეაგირებს ჟანგბადთან (O). ჰაერში რკინის წვისას წარმოიქმნება Fe 2 O 3 ოქსიდი, ხოლო სუფთა ჟანგბადში წვისას წარმოიქმნება Fe 3 O 4 ოქსიდი. როდესაც ჟანგბადი ან ჰაერი გადის გამდნარ რკინაში, წარმოიქმნება FeO ოქსიდი. გოგირდის ფხვნილის (S) და რკინის გაცხელებისას წარმოიქმნება სულფიდი, რომლის სავარაუდო ფორმულა შეიძლება დაიწეროს FeS-ად.
გაცხელებისას რკინა რეაგირებს ჰალოგენებთან. ვინაიდან FeF 3 არამდგრადია, რკინა მდგრადია ფტორის მიმართ (F) 200-300°C ტემპერატურამდე. როდესაც რკინა ქლორირებულია (დაახლოებით 200°C ტემპერატურაზე), იქმნება აქროლადი FeCl3. თუ რკინისა და ბრომის (Br) ურთიერთქმედება მიმდინარეობს ოთახის ტემპერატურაზე ან გათბობით და ბრომის ორთქლის მომატებული წნევით, მაშინ წარმოიქმნება FeBr 3. გაცხელებისას FeCl 3 და, განსაკუთრებით, FeBr 3 ყოფს ჰალოგენს და გადაიქცევა რკინის (II) ჰალოგენად. როდესაც რკინა და იოდი (I) ურთიერთქმედებენ, წარმოიქმნება Fe 3 I 8 იოდიდი.
როდესაც თბება, რკინა რეაგირებს აზოტთან (N), წარმოქმნის რკინის ნიტრიდს Fe 3 N, ფოსფორთან (P), წარმოქმნის ფოსფიდებს FeP, Fe 2 P და Fe 3 P, ნახშირბადთან (C), წარმოქმნის Fe 3 C კარბიდს, სილიციუმს. (Si), წარმოქმნის რამდენიმე სილიციდს, მაგალითად, FeSi.
ამაღლებული წნევის დროს, მეტალის რკინა რეაგირებს ნახშირბადის მონოქსიდთან CO და თხევადი, ნორმალურ პირობებში, წარმოიქმნება ადვილად აქროლადი რკინის პენტაკარბონილ Fe (CO) 5. ასევე ცნობილია კომპოზიციების რკინის კარბონილები Fe 2 (CO) 9 და Fe 3 (CO) 12. რკინის კარბონილები ემსახურება როგორც საწყისი მასალა რკინის ორგანული ნაერთების, მათ შორის ფეროცენის შემადგენლობის სინთეზში.
სუფთა მეტალის რკინა სტაბილურია წყალში და განზავებულ ტუტე ხსნარებში. კონცენტრირებულ გოგირდის და აზოტის მჟავებში რკინა არ იხსნება, რადგან ძლიერი ოქსიდის ფირი ააქტიურებს მის ზედაპირს.
მარილმჟავას და განზავებულ (დაახლოებით 20%) გოგირდის მჟავებთან რკინა რეაგირებს რკინის (II) მარილების წარმოქმნით:
Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2
Fe + H 2 SO 4 \u003d FeSO 4 + H 2
როდესაც რკინა ურთიერთქმედებს დაახლოებით 70% გოგირდმჟავასთან, რეაქცია მიმდინარეობს რკინის (III) სულფატის წარმოქმნით:
2Fe + 4H 2 SO 4 \u003d Fe 2 (SO 4) 3 + SO 2 + 4H 2 O
რკინის ოქსიდს (II) FeO აქვს ძირითადი თვისებები, ის შეესაბამება ფუძეს Fe (OH) 2. რკინის ოქსიდი (III) Fe 2 O 3 სუსტად ამფოტერულია, ის შეესაბამება კიდევ უფრო სუსტს ვიდრე Fe (OH) 2 ფუძე Fe (OH) 3, რომელიც რეაგირებს მჟავებთან:
2Fe(OH) 3 + 3H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O
რკინის ჰიდროქსიდი (III) Fe(OH) 3 ავლენს სუსტად ამფოტერულ თვისებებს; მას შეუძლია რეაგირება მხოლოდ კონცენტრირებულ ტუტე ხსნარებთან:
Fe (OH) 3 + KOH \u003d K
შედეგად მიღებული რკინის (III) ჰიდროქსოკომპლექსები მდგრადია ძლიერ ტუტე ხსნარებში. როდესაც ხსნარები წყლით განზავდება, ისინი ნადგურდებიან და რკინის (III) Fe(OH) 3 ჰიდროქსიდი იშლება.
ხსნარებში რკინის (III) ნაერთები მცირდება მეტალის რკინით:
Fe + 2FeCl 3 \u003d 3FeCl 2
რკინის (II) მარილების წყალხსნარების შენახვისას შეინიშნება რკინის (II) დაჟანგვა რკინამდე (III):
4FeCl 2 + O 2 + 2H 2 O \u003d 4Fe (OH) Cl 2
წყალხსნარებში არსებული რკინის (II) მარილებიდან სტაბილურია მორის მარილი - ორმაგი ამონიუმის სულფატი და რკინა (II) (NH 4) 2 Fe (SO 4) 2 6H 2 O.
რკინას (III) შეუძლია შექმნას ორმაგი სულფატები ცალსახად დამუხტული ალუმის ტიპის კათიონებით, მაგალითად, KFe (SO 4) 2 რკინა-კალიუმის ალუმი, (NH 4) Fe (SO 4) 2 რკინა-ამონიუმის ალუმი და ა.შ.
აირისებრი ქლორის (Cl) ან ოზონის მოქმედებით რკინის (III) ნაერთების ტუტე ხსნარებზე წარმოიქმნება რკინის (VI) ფერატები, მაგალითად, კალიუმის ფერატი (VI) (K): K 2 FeO 4. არსებობს ცნობები რკინის (VIII) ნაერთების წარმოების შესახებ ძლიერი ჟანგვის აგენტების მოქმედებით.
ხსნარში რკინის (III) ნაერთების გამოსავლენად გამოიყენება Fe 3+ იონების თვისებრივი რეაქცია თიოციანატის იონებთან CNS. როდესაც Fe 3+ იონები ურთიერთქმედებენ ცნს ანიონებთან, წარმოიქმნება კაშკაშა წითელი რკინის თიოციანატი Fe(CNS) 3. Fe 3+ იონების კიდევ ერთი რეაგენტი არის კალიუმის ჰექსაციანოფერატი (II) (K): K4 (ადრე ამ ნივთიერებას უწოდებდნენ ყვითელ სისხლის მარილს). როდესაც Fe 3+ და 4 იონები ურთიერთქმედებენ, ჩნდება ნათელი ლურჯი ნალექი.
კალიუმის ჰექსაციანოფერატის (III) (K) K 3 ხსნარი, რომელსაც ადრე ეწოდებოდა სისხლის წითელი მარილი, შეიძლება იყოს რეაგენტი Fe 2+ იონების ხსნარში. Fe 3+ და 3 იონების ურთიერთქმედების დროს ჩნდება იმავე შემადგენლობის კაშკაშა ლურჯი ნალექი, როგორც Fe 3+ და 4 იონების ურთიერთქმედების შემთხვევაში.
რკინის შენადნობები ნახშირბადით:რკინა გამოიყენება ძირითადად შენადნობებში, ძირითადად ნახშირბადის (C) სხვადასხვა თუჯის და ფოლადის შენადნობებში. თუჯში ნახშირბადის შემცველობა მასით 2,14%-ზე მეტია (ჩვეულებრივ 3,5-4%-ის დონეზე), ფოლადებში ნახშირბადის შემცველობა უფრო დაბალია (ჩვეულებრივ 0,8-1%-ის დონეზე).
თუჯის მიღება ხდება აფეთქების ღუმელებში. აფეთქებული ღუმელი არის გიგანტური (30-40 მ-მდე სიმაღლის) ჩამოჭრილი კონუსი, შიგნით ღრუ. აფეთქებული ღუმელის კედლები შიგნიდან მოპირკეთებულია ცეცხლგამძლე აგურით, ქვისა სისქე რამდენიმე მეტრია. ზემოდან გამდიდრებული (ნარჩენი ქანებისგან გათავისუფლებული) რკინის საბადო, კოქსის შემცირების აგენტი (ნახშირის სპეციალური კლასები, რომლებიც ექვემდებარება კოკს, რომელიც თბება ჰაერის გარეშე დაახლოებით 1000 ° C ტემპერატურაზე), აგრეთვე დნობის მასალები (კირქვა და სხვა), რომლებიც ხელს უწყობენ გამდნარი ლითონის მინარევებისაგან წიდის გამოყოფამდე. ქვემოდან აფეთქება იკვებება აფეთქების ღუმელში (სუფთა ჟანგბადი (O) ან ჟანგბადით გამდიდრებული ჰაერი (O)). აფეთქების ღუმელში ჩატვირთული მასალების დაცემასთან ერთად მათი ტემპერატურა 1200-1300°C-მდე იზრდება. შემცირების რეაქციების შედეგად წარმოიქმნება ძირითადად კოქსის C და CO მონაწილეობით:
Fe 2 O 3 + 3C \u003d 2Fe + 3CO;
Fe 2 O 3 + 3CO = 2Fe + 3CO 2
წარმოიქმნება მეტალის რკინა, რომელიც გაჯერებულია ნახშირბადით (C) და მიედინება ქვემოთ.
ეს დნობა პერიოდულად გამოიყოფა აფეთქებული ღუმელიდან სპეციალური ხვრელის გალიის მეშვეობით და დნობის საშუალება ეძლევა გამაგრდეს სპეციალურ ფორმებში. თუჯი თეთრია, ეგრეთ წოდებული ღორის რკინა (გამოიყენება ფოლადის დასამზადებლად) და ნაცრისფერი, ანუ თუჯის. თეთრი თუჯი არის ნახშირბადის (C) მყარი ხსნარი რკინაში. ნაცრისფერი თუჯის მიკროსტრუქტურაში შეიძლება გამოირჩეოდეს გრაფიტის მიკროკრისტალები. გრაფიტის არსებობის გამო ნაცრისფერი თუჯი ტოვებს კვალს თეთრ ქაღალდზე.
თუჯის არის მყიფე, ის იჭრება ზემოქმედებისას, ამიტომ ზამბარები, ზამბარები და ნებისმიერი პროდუქტი, რომელიც უნდა მუშაობდეს მოსახვევში, არ შეიძლება მისგან დამზადდეს.
მყარი თუჯი უფრო მსუბუქია, ვიდრე გამდნარი თუჯი, ამიტომ გამაგრებისას არ იკუმშება (როგორც ჩვეულებრივ ხდება ლითონებისა და შენადნობების გამაგრებისას), არამედ ფართოვდება. ეს ფუნქცია საშუალებას გაძლევთ გააკეთოთ სხვადასხვა ჩამოსხმა თუჯისგან, მათ შორის, გამოიყენოთ როგორც მასალა მხატვრული ჩამოსხმისთვის.
თუ თუჯში ნახშირბადის (C) შემცველობა მცირდება 1,0-1,5%-მდე, მაშინ წარმოიქმნება ფოლადი. ფოლადი არის ნახშირბადი (ასეთ ფოლადებში სხვა კომპონენტები არ არის გარდა Fe და C) და შენადნობი (ასეთი ფოლადები შეიცავს ქრომის (Cr), ნიკელის (Ni), მოლიბდენის (Mo), კობალტის (Co) და სხვა ლითონების დანამატებს, რომლებიც აუმჯობესებენ მექანიკას. და სხვა ფოლადის თვისებები).
ფოლადი მიიღება რკინისა და ჯართის დამუშავებით ჟანგბადის გადამყვანში, ელექტრო რკალში ან ღია ღუმელში. ასეთი დამუშავებით ნახშირბადის (C) შემცველობა შენადნობაში მცირდება საჭირო დონემდე, როგორც ამბობენ, ზედმეტი ნახშირბადი (C) იწვის.
ფოლადის ფიზიკური თვისებები მნიშვნელოვნად განსხვავდება თუჯის თვისებებისგან: ფოლადი ელასტიურია, შესაძლებელია მისი გაყალბება, გორვა. ვინაიდან ფოლადი, თუჯისგან განსხვავებით, იკუმშება გამაგრების დროს, შედეგად მიღებული ფოლადის ჩამოსხმა შეკუმშვას ექვემდებარება მოძრავი ქარხნებში. გადახვევის შემდეგ ლითონის მოცულობაში ქრება სიცარიელეები და ჭურვები, რომლებიც გაჩნდა დნობის გამაგრების დროს.
რუსეთში ფოლადის წარმოებას დიდი ტრადიციები აქვს და ჩვენი მეტალურგების მიერ მოპოვებული ფოლადები მაღალი ხარისხისაა.
რკინის მიღების ისტორია:რკინამ განსაკუთრებული როლი ითამაშა და თამაშობს კაცობრიობის მატერიალურ ისტორიაში. პირველი მეტალის რკინა, რომელიც ადამიანს ხელში ჩაუვარდა, ალბათ მეტეორიული წარმოშობისა იყო. რკინის მადნები ფართოდ არის გავრცელებული და ხშირად გვხვდება დედამიწის ზედაპირზეც კი, მაგრამ ზედაპირზე არსებული რკინა ძალზე იშვიათია. ალბათ, რამდენიმე ათასი წლის წინ ადამიანმა შენიშნა, რომ ხანძრის დაწვის შემდეგ, ზოგ შემთხვევაში, შეინიშნება რკინის წარმოქმნა მადნის იმ ნაჭრებიდან, რომლებიც შემთხვევით ცეცხლში აღმოჩნდნენ. ხანძრის დაწვისას, მადნიდან რკინის შემცირება ხდება მადნის რეაქციის გამო, როგორც უშუალოდ ნახშირთან, ასევე ნახშირბადის მონოქსიდთან (II) CO, რომელიც წარმოიქმნება წვის დროს. მადნებიდან რკინის მოპოვების შესაძლებლობამ დიდად შეუწყო ხელი იმ ფაქტის აღმოჩენას, რომ ნახშირით მადნის გაცხელებისას წარმოიქმნება ლითონი, რომელიც შემდგომ შეიძლება დაიხვეწოს ჭედვის დროს. მადნიდან რკინის მოპოვება ყველის დამზადების პროცესით გამოიგონეს დასავლეთ აზიაში ჩვენს წელთაღრიცხვამდე II ათასწლეულში. ჩვენს წელთაღრიცხვამდე 9-7 საუკუნიდან მოყოლებული პერიოდს, როდესაც ევროპისა და აზიის ბევრმა ტომმა განავითარა რკინის მეტალურგია, ეწოდა რკინის ხანა, რომელმაც შეცვალა ბრინჯაოს ხანა. აფეთქების მეთოდების გაუმჯობესებამ (ბუნებრივი ნაკადი შეიცვალა ბეწვით) და კერის სიმაღლის მატებამ (გამოჩნდა დაბალი ლილვის ღუმელები) განაპირობა ღორის რკინის წარმოება, რომელიც ფართოდ დნობა დაიწყო დასავლეთ ევროპაში მე-14 წლიდან. საუკუნეში. შედეგად მიღებული თუჯი გადაკეთდა ფოლადად. მე-18 საუკუნის შუა ხანებიდან ნახშირის ნაცვლად ნახშირის გამოყენება დაიწყო აფეთქების ღუმელში. შემდგომში მნიშვნელოვნად დაიხვეწა მადნებიდან რკინის მოპოვების მეთოდები და ამჟამად ამისთვის გამოიყენება სპეციალური მოწყობილობები - აფეთქებული ღუმელები, ჟანგბადის გადამყვანები და ელექტრული რკალის ღუმელები.
ბუნებაში აღმოჩენა:რკინა ფართოდ არის გავრცელებული დედამიწის ქერქში - მას შეადგენს დედამიწის ქერქის მასის დაახლოებით 4,1% (მე-4 ადგილი ყველა ელემენტს შორის, მე-2 მეტალებს შორის). ცნობილია რკინის შემცველი მადნებისა და მინერალების დიდი რაოდენობა. ყველაზე დიდი პრაქტიკული მნიშვნელობა აქვს რკინის წითელ მადანს (ჰემატიტის მადანი, Fe 2 O 3; შეიცავს 70%-მდე Fe), მაგნიტური რკინის მადანი (მაგნიტიტის მადანი, Fe 3 O 4; შეიცავს 72,4% Fe), ყავისფერი რკინის მადანი (ჰიდროგეტიტის მადანი). HFeO 2 ნ H 2 O), ისევე როგორც სპარის რკინის მადანი (სიდერიტის მადანი, რკინის კარბონატი, FeCO 3; შეიცავს დაახლოებით 48% Fe). პირიტის FeS 2-ის დიდი საბადოები გვხვდება ბუნებაშიც (სხვა სახელებია გოგირდის პირიტები, რკინის პირიტები, რკინის დისულფიდი და სხვა), მაგრამ გოგირდის მაღალი შემცველობის მადნებს ჯერ კიდევ არ აქვთ პრაქტიკული მნიშვნელობა. რკინის მადნის მარაგების მიხედვით რუსეთი მსოფლიოში პირველ ადგილზეა. ზღვის წყალში 1 10 5 1 10 8% რკინა.
რკინის, მისი შენადნობების და ნაერთების გამოყენება:სუფთა რკინას საკმაოდ შეზღუდული გამოყენება აქვს. იგი გამოიყენება ელექტრომაგნიტური ბირთვების წარმოებაში, როგორც კატალიზატორი ქიმიური პროცესებისთვის და სხვა მიზნებისთვის. მაგრამ რკინის თუჯის და ფოლადის შენადნობები ქმნიან თანამედროვე ტექნოლოგიების საფუძველს. ასევე ფართოდ გამოიყენება რკინის მრავალი ნაერთი. ასე რომ, რკინის (III) სულფატი გამოიყენება წყლის დამუშავებაში, რკინის ოქსიდები და ციანიდი ემსახურება პიგმენტებს საღებავების წარმოებაში და ა.შ.
ბიოლოგიური როლი:რკინა იმყოფება ყველა მცენარისა და ცხოველის ორგანიზმში, როგორც კვალი ელემენტი, ანუ ძალიან მცირე რაოდენობით (საშუალოდ დაახლოებით 0,02%). თუმცა, რკინის ბაქტერიებს, რომლებიც იყენებენ რკინის (II) დაჟანგვის ენერგიას რკინაში (III) ქიმიოსინთეზისთვის, შეუძლიათ თავიანთ უჯრედებში 17-20%-მდე რკინა დააგროვონ. რკინის ძირითადი ბიოლოგიური ფუნქციაა მონაწილეობა ჟანგბადის (O) ტრანსპორტირებაში და ჟანგვითი პროცესებში. რკინის ამ ფუნქციას ასრულებს კომპლექსური ცილების - ჰემოპროტეინების ნაწილი, რომელთა პროთეზირებადი ჯგუფია რკინის პორფირინის კომპლექსი - ჰემი. ყველაზე მნიშვნელოვან ჰემოპროტეინებს შორისაა რესპირატორული პიგმენტები ჰემოგლობინი და მიოგლობინი, უნივერსალური ელექტრონული მატარებლები უჯრედული სუნთქვის, დაჟანგვისა და ფოტოსინთეზის რეაქციებში, ციტოქრომები, კატალოზის და პეროქსიდის ფერმენტები და სხვა. ზოგიერთ უხერხემლოში რკინის შემცველ რესპირატორულ პიგმენტებს ჰელოერიტრინი და ქლოროკრუორინი ჰემოგლობინისგან განსხვავებული სტრუქტურა აქვთ. ჰემოპროტეინების ბიოსინთეზის დროს რკინა მათში გადადის ფერიტინის ცილისგან, რომელიც ინახავს და გადააქვს რკინას. ეს ცილა, რომლის ერთი მოლეკულა შეიცავს დაახლოებით 4500 რკინის ატომს, კონცენტრირებულია ღვიძლში, ელენთაში, ძვლის ტვინში და ძუძუმწოვრებისა და ადამიანების ნაწლავის ლორწოვანში. რკინით ადამიანის ყოველდღიური მოთხოვნილება (6-20 მგ) ჭარბად იფარება საკვებით (ხორცი, ღვიძლი, კვერცხი, პური, ისპანახი, ჭარხალი და სხვ. მდიდარია რკინით). საშუალო ადამიანის სხეული (სხეულის წონა 70 კგ) შეიცავს 4,2 გ რკინას, 1 ლიტრი სისხლი შეიცავს დაახლოებით 450 მგ. ორგანიზმში რკინის ნაკლებობით ვითარდება ჯირკვლოვანი ანემია, რომელსაც მკურნალობენ რკინის შემცველი პრეპარატებით. რკინის პრეპარატები ასევე გამოიყენება როგორც ზოგადი მატონიზირებელი საშუალება. რკინის ჭარბი დოზა (200 მგ ან მეტი) შეიძლება იყოს ტოქსიკური. რკინა ასევე აუცილებელია მცენარეების ნორმალური განვითარებისთვის, ამიტომ არსებობს მიკროსასუქები რკინის პრეპარატების საფუძველზე.
სტატიები სურათები ცხრილები საიტის შესახებ Русскийრკინის რადიუსი
მაგნიტები და ტიტანომაგნიტიტის მადნები და ქვიშა. მათში ვანადიუმი იზომორფულად ცვლის რკინას (იონის რადიუსი+2 მნიშვნელობა არის რკინის ოჯახის ელემენტების ორი ყველაზე დამახასიათებელი ერთ-ერთი. იონების რადიუსი კრისტალებში Fe (0.83)-Co (0.82) - Ni (0.78 A) სერიებში გარკვეულწილად მცირდება. Fe, Co და Ni-ის ნორმალური პოტენციალი, რომელიც შეესაბამება + 2e = E გადასვლას, არის შესაბამისად -0.44, -0.28 და -0.23 in (მჟავე გარემოში) ან -0.88, -0.73 და -0.72 c (ტუტე გარემოში) . მჟავის დისოციაციის მუდმივებისთვის სქემის მიხედვით [E (OH) p] " = = = [E (OH) n-iOI-i] + H, მნიშვნელობები 5-10 (Fe), 6 -10-° (Co) და i- 10 - (Ni) როგორც ჩანს, n = 6 Fe - და Ni +, მაგრამ მხოლოდ 4 Co.
მეცნიერები თვლიან, რომ ჩვენი პლანეტის შიდა ბირთვი 2200 მილის (3500 კმ) რადიუსით ძირითადად რკინისა და ნიკელისგან შედგება. ეს ბირთვი ქმნის დედამიწის მაგნიტურ ველს, რომლის მსგავსი, ცხადია, მთვარეს და ჩვენს მეზობელ პლანეტებს მარსსა და ვენერას არ გააჩნიათ. დედამიწის ბირთვი მაღალი წნევის და მაღალი ტემპერატურის ქვეშ იმყოფება და როგორც ჩანს, თხევადია. ჩვენი პლანეტის წარმოშობის ძველი თეორია ემყარება იმ ვარაუდს, რომ დედამიწა წარმოიქმნა ცხელი აირების დაგროვებისა და გაციების შედეგად. ამ თეორიის თანახმად, დედამიწის ბირთვი არის თავდაპირველი მაღალი ტემპერატურის პერიოდის ნარჩენი; ის არ გამაგრდა დედამიწის გარე ფენების საიზოლაციო ზემოქმედების გამო.
ორი განსხვავებული ხაზი ნახ. 15.2 განპირობებულია რკინის ორი განსხვავებული ატომის იზომერულ ცვლათა განსხვავებებით ოქტაედრულ ცენტრებში. იზომერული ცვლა არის ბირთვში მუხტის განაწილების ელექტროსტატიკური ურთიერთქმედების შედეგი ელექტრონის სიმკვრივეზე, რომლის ბირთვზე არსებობის ალბათობა სასრულია. მხოლოდ 5-ელექტრონს აქვს ბირთვული მუხტის სიმკვრივის გადახურვის სასრული ალბათობა, ამიტომ იზომერული ცვლა შეიძლება გამოითვალოს ამ ურთიერთქმედების გათვალისწინებით. უნდა გვახსოვდეს, რომ p- და სხვა ელექტრონების სიმკვრივეებს შეუძლიათ გავლენა მოახდინონ 5-ელექტრონულ სიმკვრივეზე ბირთვის მუხტისგან 5-ელექტრონული სიმკვრივის დაცვით. თუ ვივარაუდებთ, რომ ბირთვი არის K რადიუსის თანაბრად დამუხტული სფერო, ხოლო ბირთვის ირგვლივ 5-ელექტრონული სიმკვრივე მუდმივია და მოცემულია >(0) ფუნქციით, სხვაობა სფერულად განაწილებული ელექტრონის სიმკვრივის ელექტროსტატიკურ ურთიერთქმედებას შორის წერტილოვან ბირთვთან. და იგივე ელექტრონის სიმკვრივე R რადიუსის ბირთვით მოცემულია როგორ
თეორიის მიხედვით, ოქსიდის გისოსში დეფექტების კონცენტრაცია იცვლება მხოლოდ მაშინ, როცა სხვადასხვა ვალენტობის იონები შემოდის. MISiS-ის ლითონების კოროზიის დეპარტამენტის სამუშაოების მიხედვით, ოქსიდში ფუძე ლითონის კათიონების შეცვლამ დანამატის კათიონებით იგივე ვალენტობა შეიძლება შეცვალოს კათიონური ვაკანსიების კონცენტრაცია და, შესაბამისად, ძირითადი ლითონის დაჟანგვის სიჩქარე. კათიონური ვაკანსიების დანამატის არაონებით ჩანაცვლების შემთხვევაში, ეს უფრო სავარაუდოა, თუ დანამატის r1 იონის რადიუსი ნაკლებია ძირითადი ლითონის იონის რადიუსზე, მაგალითად, როდესაც მაგნიუმი შედის რკინაში (r1 = 0,78 A), რომელიც იჟანგება FeO-მდე (/ = 0,83 ა).
Fe+ ნაერთები მიიღება მეტალის რკინაზე ჟანგვითი აგენტების მოქმედებით ან შავი რკინის ნაერთების დაჟანგვით. მჟავა-ტუტოვანი თვისებების, კრისტალური ჰიდრატების შემადგენლობისა და სტრუქტურის, ხსნადობის და სხვა მახასიათებლების მიხედვით, Fe+-ის მრავალი ნაერთი მსგავსია Al+ ნაერთების, რაც განპირობებულია იონური რადიუსების სიახლოვით Fe+ a = 64 pm-ისთვის, Al+ r = 51-ისთვის. pm.
მრავალი ოქსიდის კატალიზატორია შემოთავაზებული ამიაკის აზოტის ოქსიდამდე დაჟანგვისთვის. ამ კატალიზატორების უმეტესობას აქვს არასაკმარისი კატალიზური სტაბილურობა. ყველაზე აქტიური და კატალიზურად სტაბილური იყო რკინისა და კობალტის გააქტიურებული ოქსიდები, რომლებზედაც იზოთერმული პირობებით შესაძლებელია ამიაკის აზოტის ოქსიდამდე დაჟანგვის ხარისხის მიღება 0,97-0,98. თუმცა, ფიქსირებულ საწოლში ამ კატალიზატორებზეც კი, რეაქტორის სიმაღლესა და დიამეტრში შეინიშნება რეგულარული არათერმულობა. პროცესის სიჩქარე მცირდება ინტრადიფუზიის ინჰიბიციის გამო. გამოყენებული მსხვილ მარცვლებში ტემპერატურის მკვეთრი ვარდნა (მაგრამ მათი რადიუსი) იწვევს მარცვლების სტრუქტურის სწრაფ ცვლილებას და კატალიზატორის აქტივობის ვარდნას.
ცნობილია, რომ სამვალენტიანი რკინა ქმნის ძალზე სტაბილურ კომპლექსებს პოლიჰიდრულ სპირტებთან, რომელთა იონს მცირე რადიუსით აქვს დიდი დადებითი მუხტი, იგივე იონი ჰიდროგეოლიზის რეაქციის საუკეთესო კოკატალიზატორია. სამვალენტიანი ალუმინის იონი ასევე ემსახურება როგორც ჰიდროგეოლიზის აქტიური კოკატალიზატორი (იხ. ცხრილი 3.2), მაგრამ ჩამოუვარდება რკინის (III) იონს მისი ძალიან მცირე დიამეტრის გამო (ისევე როგორც Mg იონი).
ამ ნაშრომში Are=0.11 კომპლექსი, რომელიც განუყოფლად ახასიათებს რკინაზე დაფუძნებული ფოლადების და შენადნობების თვისებებს, გამოყენებული იქნა სფერული ნანო-ფულერენ-რკინის გლობულის მდგრადობის კრიტერიუმად r რადიუსის ფულერენის ბირთვით.
IV, 5.17. გამოთვალეთ ცილინდრულ ელექტროდზე მიღებული ნალექის მასა რკინის ოქსიდის წყლიანი სუსპენზიის ელექტროფორეზის დროს. ელექტროდის სიგრძე / \u003d 2-10 მ შიდა ელექტროდის რადიუსი / 2 \u003d 1 10 მ გარე ელექტროდის რადიუსი G \u003d 28-10 მ \u003d 20-10 V ძაბვა ელექტროდებზე / \u003d 20V \u003d 10 კგ / 10 მ / 10 Pa s \u003d 1 Yu კგ/მ
ექსპერიმენტული მონაცემები აჩვენებს, რომ როდესაც რკინა (II) დაბალი ტრიალის მდგომარეობაშია, მისი იონური რადიუსი უფრო მცირეა, ვიდრე მაღალი ტრიალის მდგომარეობაში. როგორ ფიქრობთ, რა იწვევს ამას
აქამდე ვარაუდობდნენ, რომ ამოხსნის გისოსის ყველა ადგილი ეკვივალენტურია. მყარ ხსნარებში, თუმცა არის შემთხვევები, როდესაც არის სხვადასხვა ტიპის ადგილები. ამ შემთხვევაში, შესაძლებელია, რომ რომელიმე კომპონენტის ატომებმა უპირატესად ან მთლიანად აირჩიონ გარკვეული ადგილები. ამ ტიპის უმარტივესი შემთხვევაა ჩანერგვის ხსნარი. ცნობილია, მაგალითად, რომ აუსტენიტი არის ინტერსტიციული გისოსი. 7-რკინის გისოსში (სახეზე ორიენტირებული კუბური გისოსი) რკინის ატომებს შორის არის ფორები (შუალედურები), რომლებშიც შეიძლება მოთავსდეს ნახშირბადის მცირე ატომები. რადიუსებში დიდი განსხვავების გამო, ნახშირბადის და რკინის ატომები ვერ იძლევიან შემცვლელ ხსნარს.
შიდა დიფუზია არის პარალელური პროცესების სერია. ერთ-ერთი მათგანია აირების ჩვეულებრივი დიფუზია შედარებით დიდი რადიუსის კაპილარებში; მეორე არის კაპილარული დიფუზია ვიწრო კაპილარებში. თუ საშუალო თავისუფალი გზა კაპილარის დიამეტრზე მეტია, მაშინ მოლეკულების დიფუზიური ხეტიალი განისაზღვრება არა ერთმანეთთან შეჯახებით, არამედ კედლებთან შეჯახებით (იხ. თავი XIV). მესამე პროცესი არის ზედაპირული დიფუზია, რომელიც ხორციელდება ადსორბირებული მოლეკულებით კაპილარების კედლების გასწვრივ. გარდა ამისა, შესაძლებელია მყარ მდგომარეობაში დიფუზია რეაქციის პროდუქტის (რკინის) შედეგად მიღებული ფენის მეშვეობით.
შენადნობების თერმოდინამიკური თვისებები უნდა იყოს დამოკიდებული გეომეტრიულ ფაქტორებზე (ატომური რადიუსების ზომა) და ელექტრონის მახასიათებლებზე. იმისათვის, რომ ორმა ლითონმა შექმნას მყარი ხსნარების უწყვეტი სერია, აუცილებელია, რომ მათ ჰქონდეთ იგივე ბროლის ბადე. ამრიგად, 910°C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე რკინას აქვს ნიკელთან საერთო სახეზე ორიენტირებული კუბური ბადე, ხოლო 910-1460°C დიაპაზონში ნიკელი და რკინა ქმნიან მყარი ხსნარების უწყვეტ სერიას. 910°C-ზე დაბლა
ვანადიუმი თავის ბუნებრივ ნაერთებში ყოველთვის თან ახლავს რკინის მადნებს. ეს აიხსნება რადიუსების (0,65 A) და Re (0,67 A) სიახლოვით. ჩვეულებრივ, მიიღება რკინის შენადნობი ვანადიუმთან (ფეროვანიუმი 35-50% ან მეტი ვანადიუმის შემცველობით). ამისათვის გამოიყენეთ ალუმოთერმული მეთოდი (ლითონების აღდგენა მათი ოქსიდებიდან მეტალის ალუმინის საშუალებით) ან სილიკოთერმული მეთოდი (ვანადიუმის შემცირება VAO-დან, რკინა-სილიციუმის შენადნობიდან).
თუ ეს არ არის ჰეტეროგენული პროცესი, მაშინ ასეთი რეაქციის წარმოქმნის პირობაა რეაქციაში მყოფი ნაწილაკების (მოლეკულების, ატომების, იონების) ურთიერთქმედება, რომელიც ხდება ხსნარის ნებისმიერ წერტილში. ამ შემთხვევაში ელექტრონები გადიან გზას, რომლის სიგრძე არ აღემატება ატომის ან მოლეკულის რადიუსს. შეხვედრის ადგილი და ელექტრონული გადასვლების მიმართულება არანაირად არის ორიენტირებული სივრცეში. ნათქვამიდან გამომდინარეობს, რომ ასეთი პროცესი მიმდინარეობს შემთხვევით, არაორგანიზებულად ერთგვაროვან სისტემაში, რომლის თვისებები ან ერთნაირია ყველა ნაწილში, ან განუწყვეტლივ იცვლება ხსნარის ერთი წერტილიდან მეორეში. ასეთ სისტემას, გარდა მყარი ხსნარის ინტერფეისის არარსებობისა, ახასიათებს ის ფაქტი, რომ მასში ენერგეტიკული ცვლილებები ყველაზე ხშირად თან ახლავს სითბოს გამოყოფას ან შთანთქმას (რეაქციის თერმული ეფექტი). ასეთი პროცესის მაგალითია რკინის შემცირების ეგზოთერმული რეაქცია ხსნარში კალიუმის იოდიდის შეყვანისას.
რკინის გარდა - ტრიადის წინაპარი - მასში შედის კობალტი და ნიკელი. როგორც უკვე აღვნიშნეთ (იხ. ცხრილი 1.15), იზოლირებული Fe, Co, N1 ატომების გარე ელექტრონულ გარსებს აქვთ იგივე სტრუქტურა (45), ხოლო ატომების ზომები Fe-Co-N1 სერიის გარკვეულწილად შემცირებულია, როგორც 3-ქვედონე. ივსება ელექტრონებით. ეს ფენომენი დამახასიათებელია პერიოდული სისტემის ყველა მონაწილისთვის, სადაც ბირთვული მუხტი იზრდება და ვალენტური ელექტრონების ძირითადი და გვერდითი კვანტური რიცხვები არ იცვლება. ვინაიდან გარე ელექტრონული გარსი (4b-2) Fe-Co-N1 სერიაში უცვლელია, მასზე განთავსებული ელექტრონები სულ უფრო მეტად იზიდავს ატომის ბირთვს, რადგან მასში იზრდება პროტონების რაოდენობა, რაც იწვევს რადიუსის შემცირებას. ატომებისა და იონების, ელექტრონების საერთო რაოდენობის ზრდის მიუხედავად.
დიდი მუხტის მქონე იონები [რკინა (III), ალუმინი] ასევე ხასიათდება ენთალპიისა და ენტროპიის მნიშვნელოვანი მნიშვნელობებით. ჰიდრატაციის სითბოს თეორიული გამოთვლა მოიცავს რამდენიმე ტერმინის გათვალისწინებას. პირველი, დაახლოებით მიახლოებითი გამოთვლების შემდეგ ბორნის მიხედვით, მრავალი მცდელობა გაკეთდა თეორიული მეთოდის ამა თუ იმ გზით გაუმჯობესებისთვის. კ.პ. მიშჩენკომ და ა.მ. სუხოტინმა, დაფუძნებული ვარაუდიდან, რომ წყლის მოლეკულის ეფექტური რადიუსი ჰიდრატაციის გარსში არის 0,193 ნმ, შემოგვთავაზეს გაანგარიშების მეთოდი, რომელიც ითვალისწინებს იონის ურთიერთქმედების ეგზოეფექტებს წყლის მყარ დიპოლებთან, ასევე. როგორც წყლის დიპოლების ორიენტაციური და დეფორმაციული პოლარიზაცია, დისპერსიული ძალები იონსა და წყლის მოლეკულებს შორის, დიპოლების ურთიერთ მოგერიება ჰიდრატულ სფეროში, იონისა და დიპოლების მოგერიება, როდესაც მათი ელექტრონული გარსები გადაფარავს, გამხსნელის პოლარიზაცია ჰიდრატის კომპლექსით და ურთიერთქმედება. წყალსა და ჰიდრატულ კომპლექსს შორის, რომელიც შეესაბამება ეგზოეფექტს. ამ გამოთვლებში გათვალისწინებული ფაქტორების დიდი რაოდენობა მათ შედეგებს ყველაზე სანდოს ხდის. სხვა საკითხებთან ერთად, ეს ავტორები მივიდნენ დასკვნამდე, რომ თერმულ მოძრაობას არ შეუძლია მნიშვნელოვანი გავლენა მოახდინოს ჰიდრატაციის კოორდინაციულ რიცხვებზე; ალბათობა იმისა, რომ მოცემული მოლეკულა ჰიდრატაციის ფენაში დატოვებს მას და თავისუფალ ადგილს დატოვებს იონის დიაპაზონის ჰიდრატაციის გარსში. სიდიდის 10-დან (ლითიუმის იონი) 10-მდე (ცეზიუმის იონი), ანუ უმნიშვნელო.
მეტალის ელემენტების ატომებს, განსხვავებით არალითონებისგან, გაცილებით დიდი ატომური რადიუსი აქვთ. მაშასადამე, მეტალის ელემენტების ატომები შედარებით ადვილად თმობენ ვალენტურ ელექტრონებს. შედეგად, მათ აქვთ უნარი შექმნან დადებითად დამუხტული იონები, ნაერთებში კი ავლენენ მხოლოდ დადებით ჟანგვის მდგომარეობას. ბევრი მეტალის ელემენტი, როგორიცაა სპილენძი Cu, რკინა Re, ქრომი Cr, ტიტანი T1, ავლენს ჟანგვის სხვადასხვა ხარისხს ნაერთებში.
რკინის კიდევ ერთი მაგალითი შეიძლება არსებობდეს ორი ალოტროპული მოდიფიკაციის სახით, რომლებიც განსხვავდება კრისტალური გისოსებით. ერთ-ერთ მათგანში (კუბურ სახეზე ორიენტირებული) ატომებს შორის უმოკლესი მანძილის ნახევარი არის ატომის რადიუსი.
მინერალ ჰემატიტს ParOz აქვს კრისტალური პ
მაგნიტები და ტიტანომაგნიტიტის მადნები და ქვიშა. მათში ვანადიუმი იზომორფულად ცვლის რკინას (Y + და Fe + იონების რადიუსი არის 0,65 A და 0,67 A, შესაბამისად). მაგიდაზე. 74 გვიჩვენებს ვანადიუმის შემცველობას UzOa და TiO3-ით სხვადასხვა საბადოების ტიტანომაგნიტებში.
ფორების მახასიათებლების შესწავლა ჩატარდა კარლო-ერბას პორომეტრზე (მოდელი 70). აპარატში შექმნილი წნევა 0,1-დან 196 მპა-მდე შესაძლებელს ხდის 3,75-დან 7500 ნმ-მდე რადიუსის მქონე ფორების მოცულობის განსაზღვრას. სპეციფიური ზედაპირის ფართობი განისაზღვრა აზოტის ქრომატოგრაფიულად თერმული დაშლის მეთოდით. ნახშირბადის და გოგირდის შემცველობა კატალიზატორზე განისაზღვრა წვის და წვის პროდუქტების, ვანადიუმის, ნიკელის, რკინის რაოდენობის შეფასებით - ქიმიური მეთოდებით. ანალიზისთვის კატალიზატორის ნიმუში აღებულია საწოლის ზედა და ქვედა ნაწილებიდან. წყალბად-ნედლოვანი ნარევის მიწოდება ხდებოდა აღმავალი ნაკადით.
თუმცა, 3ta თეორია უგულებელყოფს შესაძლებლობას, რომ დამატებითი კათიონური ვაკანსიები ნახევარგამტარულ ოქსიდებში მეტალის დეფიციტით შეიძლება დაიკავოს იონებით, სანამ ეს ვაკანსიები მთლიანად არ შეიცვლება; მაგნიუმი (გ, - \u003d 0,78 A) რკინაში, იჟანგება FeO-მდე (გ). , - \u003d \u003d 0.83 ა) ასეთ შემთხვევებში შესაძლებელია მნიშვნელოვანი შემცირება
განსახილველი ელემენტების თვისებების ზოგადი მსგავსებით შეიმჩნევა გარკვეული კანონზომიერება მათი ცვლის Pe.-დან N1-მდე. სერიაში Fe, Co, N1, შეკუმშვის გამო, იონის რადიუსი მცირდება Re + r, - = 74, 00 + r, - = 72, N 2+ = 69 pm-ისთვის. ამასთან დაკავშირებით, Fe +-დან N1=+-ზე გადასვლისას, სუსტდება E(OH)2 ჰიდროქსიდის ძირითადი თვისებები და იზრდება კომპლექსების მდგრადობა, რაც ასევე დაკავშირებულია დაბალენერგეტიკული ორბიტალების ელექტრონებით შევსებასთან. ლიგანდების ოქტაედრული გარემო). ბირთვის მუხტის ზრდა იწვევს ელექტრონების უფრო ძლიერ კავშირს ბირთვთან, შესაბამისად, კობალტისთვის და განსაკუთრებით ნიკელისთვის, ჟანგვის მდგომარეობა +3 ნაკლებად დამახასიათებელია, ვიდრე ჟელესთვის. რკინისთვის ცნობილია ჟანგვის მდგომარეობა + 6 (KrFeO4), რომელიც არ შეინიშნება Co-სა და Ni-ში.
Fe + მარილები მრავალი თვალსაზრისით ჰგავს Mg + მარილებს, რაც განპირობებულია იონური რადიუსების სიახლოვით (Nig + r, \u003d 66 pm, Fe + n - 74 pm] , ეს მსგავსება ეხება ძირითადად განსაზღვრულ თვისებებს. იონთაშორისი და იონური დიპოლური ურთიერთქმედებებით (კრისტალური აგებულება, გისოსების ენერგია, ენტროპია, წყალში ხსნადობა, კრისტალური ჰიდრატების შემადგენლობა და სტრუქტურა, სუსტი ველის მქონე ლიგანდებთან კომპლექსის წარმოქმნის უნარი). პირიქით, არ არსებობს ანალოგია დაკავშირებულ თვისებებში. ელექტრონულ ურთიერთქმედებებთან (რედოქსის უნარი, კომპლექსების წარმოქმნა "კოვალენტური ბმების" მნიშვნელოვანი პროპორციით). ნახ. 3.127 შედარებულია კრისტალური ნაერთების Fe + და M + ენტროპიები. ნახ. 3.127 და 3.125 შედარებისას, ხარისხი მსგავსება და განსხვავება რკინის ოჯახის ელემენტების ორვალენტიან მდგომარეობებს შორის და Re-სა და Mg-ს შორის, რომლებიც მიეკუთვნებიან ელემენტების პერიოდული სისტემის სხვადასხვა ჯგუფს.
შესაძლებელია შემოვიტანოთ ერთიანობის განსხვავებული ხარისხის იდეა, რაც დამოკიდებულია ამ ელემენტების მსგავსების ხარისხზე. ამრიგად, კალციუმის, სტრონციუმის და ბარიუმის კარბონატები უფრო მეტად ერთნაირი ტიპისაა და მაგნიუმის და, კერძოდ, ბერილიუმის კარბონატები უფრო ძლიერად განსხვავდება მათგან. მათ კიდევ უფრო ნაკლებად ჰგვანან მეორადი ქვეჯგუფის ლითონების კარბონატები - თუთია, კადმიუმი და ვერცხლისწყალი, და მით უმეტეს სხვა ელემენტების ორვალენტიან მდგომარეობაში (მანგანუმის, რკინის, კობალტის, ნიკელის კარბონატები). თუმცა, ზოგიერთ განსაკუთრებულ შემთხვევაში (როგორც ჩანს, ახლოს იონური რადიუსებით) საკმაოდ კარგი ერთგვაროვნება შეინიშნება ზოგიერთ თვისებაში, მაგალითად, Mg28104 და Fe25104 შორის.
მიწისქვეშა ნაგებობებში გამავალი მაწანწალა დენების რაოდენობა შეიძლება იყოს ძალიან მაღალი. ელექტრო რკინიგზის მახლობლად, გაზომეს მილსადენში დენები, რომლებიც 200-300 ა-ს აღწევდა. ნორმალურ პირობებში მიწისქვეშა მილსადენებს ახასიათებს მაწანწალა დენები 10-20 ა. ვინაიდან წლის განმავლობაში 1 A დენი ანადგურებს დაახლოებით 9 კგ რკინას, 11 კგ სპილენძს, 34 კგ ღორის ხორცს, ამ ტიპის კოროზია ძალიან საშიშია. ელექტრიფიცირებული ნანას რელსებიდან მიწაში ჩამავალი მაწანწალა დენების მოქმედების რადიუსი. რკინიგზებიდან, ზოგჯერ რამდენიმე ათეული კილომეტრით განისაზღვრება.
რკინა-ნახშირბადის შენადნობებში ძირითადი კომპონენტებია რკინა და ნახშირბადი. რკინა პერიოდული სისტემის VIII ჯგუფის IV პერიოდის მეტალია. ატომური ნომერი 26, ატომური მასა 55,85, ატომური რადიუსი 0,126 ნმ, სიმკვრივე 0,126 გ/სმ. დნობის წერტილი 1539 C. ნახშირბადი არის პერიოდული სისტემის IV ჯგუფის მე-11 პერიოდის არამეტალური ელემენტი, ატომური ნომერი 6, ატომური მასა 12,
ასეთი დამუშავების შემდეგ რკინის ნალექს კარგად რეცხავენ ჯერ ცივი წყლით მცირე ულუფებით ფილტრებზე (გახურებისა და დაჟანგვის თავიდან აცილების მიზნით), სანამ სულფატის იონი მთლიანად არ მოიხსნება, შემდეგ კი მშრალი აცეტონით ან სპირტით და აშრობენ ვაკუუმ-საშრობებში 50 °C ტემპერატურაზე. რამდენიმე საათის განმავლობაში. გაშრობის ბოლოს, ჰაერი უნდა შევიდეს აპარატში ძალიან ნელა, რათა თავიდან იქნას აცილებული ფხვნილის დაჟანგვა და სპონტანური წვა. მიღებული შავი რკინის ფხვნილი საკმარისად სტაბილურია ჰაერში, შეიცავს 97% Fe-ს და აქვს 0,22–0,27 გ/სმ სიმკვრივე. ასეთი ფხვნილი ერთმანეთზე მიკროდენდრიტების მექანიკური ადჰეზიის გამო არის ერთობლიობა და საჭიროებს მსუბუქ დაფქვას, მაგალითად, საცრების გაცრილებით ლითონის ბურთულებით. დანალექების ანალიზის მიხედვით, ფხვნილის ძირითადი ნაწილი (60%) შედგება ნაწილაკებისგან, რომელთა საშუალო რადიუსია 3-5 მკმ.
ფტორის განსაზღვრისთვის pH მნიშვნელობების სამუშაო დიაპაზონი არის pH 4.5-12 რეგიონში 10-10 M ფტორისთვის, ხოლო ფტორის დაბალი კონცენტრაციისთვის - pH 4.5-8 რეგიონში. პოტენციალის დადებითი დრიფტი განპირობებულია ფტორის პროტონიზაციასთან HP და Hb 2-ის წარმოქმნით. ტუტე ხსნარებში პოტენციალის უარყოფითი გადახრა ხდება ჰიდროქსილის იონებით LaP3-ის კრისტალურ ბადეში ფტორიდის იონების ჩანაცვლების გამო, რადგან მათი იონური რადიუსების მნიშვნელობები ახლოსაა. საჭიროების შემთხვევაში, ეს შეფერხებები შეიძლება აღმოიფხვრას სპეციალური ბუფერული ნარევების გამოყენებით, მაგალითად, იონური სიძლიერის კონტროლის მთლიანი ბუფერი (BRMS) pH 5.0-5.5, რომელიც შეიცავს 0.25 M CH3COOH 0.75 M CH3COOHa 1.0 M NaCl და 10 3M ნატრიუმის ციტრატს. რკინისა და ალუმინის დასაფარად).
Fe ნაერთები მიიღება ჟანგვის აგენტების მოქმედებით მეტალის რკინაზე ან ორვალენტიან რკინის ნაერთებზე. მჟავა-ტუტოვანი თვისებების, კრისტალური ჰიდრატების შემადგენლობისა და სტრუქტურის, ხსნადობისა და სხვა მახასიათებლების მიხედვით, Fe-ის ბევრი ნაერთი მსგავსია Al ნაერთების, რაც განპირობებულია იონური რადიუსის სიახლოვით 79 pm Fe-სთვის, 67 pm-ით Al-ისთვის.
შეგახსენებთ, რომ LMOs არის მოლეკულის ორბიტალები; ისინი არ უნდა აგვერიოს ჰიბრიდულ ორბიტალებთან VS მეთოდით. VS მეთოდი ხშირად ხსნის მოლეკულების გეომეტრიას და სხვა თვისებებს ბმის ჰიბრიდიზაციის გამოყენებით. როგორც იორგენსენმა აჩვენა, ჰიბრიდიზაციის გამოყენება VS მეთოდში ხშირ შემთხვევაში გაუმართლებელია, კერძოდ, ატომებში, რომელთა ბირთვული მუხტია 7> 13, ვინაიდან ეს არ ითვალისწინებს, რომ ns-, pr-k (n-1) r. -დიდი პერიოდების ელემენტების ორბიტალები ხშირად ძლიერ განსხვავდებიან ტალღის ფუნქციების რადიალურ კომპონენტებში, ამ უკანასკნელის მაქსიმუმი შორს არის ერთმანეთისგან, რაც ხაზოვან კომბინაციას არაეფექტურს ხდის. ასე რომ, რკინის ჯგუფის ლითონებისთვის, 311-, 4.y- და 4p-მდგომარეობების საშუალო ატომური რადიუსი დაკავშირებულია როგორც 1-,3 4. დეტალებისთვის იხილეთ იორგენსენის სტატია ჰიბრიდიზაციის თეორიის კოლაფსი. .
ცნობილია ჰიუმ-როტერიის ორი წესი, რომლის მიხედვითაც შემცვლელ მყარ ხსნარებს ქმნიან მხოლოდ ის ატომები, რომლებსაც ა) აქვთ ზომით ახლოს მდებარე რადიუსი (განსხვავდებიან არაუმეტეს 15%-ით, ხოლო რკინაზე დაფუძნებული მყარი ხსნარების შემთხვევაში, არა. 8%-ზე მეტი ბ) ელექტროქიმიურად მსგავსია, ანუ განლაგებულია ლითონების ძაბვის სერიაში ერთმანეთისგან არც თუ ისე შორს.
გალიუმი ბუნებაში საკმაოდ გავრცელებულია. დედამიწის ქერქში ის 1,5-10 წონით% - დაახლოებით იგივეა, რაც ტყვია და მეტი ვიდრე მოლიბდენი, ვოლფრამი და ა.შ. თუმცა გალიუმი გაფანტული ელემენტია. ის გვხვდება ნამარხებში, განსაკუთრებით მათში, რომელიც შეიცავს ალუმინს (ბოქსიტი და სხვ.), გერმანიუმს (ქვანახშირი) და თუთიას (თუთიის ბლენდი), საიდანაც მიიღება. იონური რადიუსების ალუმინის (0,57 A) და რკინით (III) (0,67 A) სიახლოვის გამო, გალიუმს შეუძლია იზომორფულად შეცვალოს ისინი კრისტალებში. ერთადერთი გალიუმის მინერალი uGaS2 არის გალიტი.
პლატინის ლითონების ნაერთებს (მარტივი და რთული) შორის უფრო დიდი მსგავსების ერთ-ერთი მიზეზი, ვიდრე მძიმე ტრიადებისა და რკინის ტრიადის ნაერთები, რა თქმა უნდა, არის ლანთანიდის შეკუმშვის გავლენა, რომელიც ჯერ კიდევ აგრძელებს გავლენას. როგორც ცხრილიდან ჩანს. 1.15, პალადიუმის და პლატინის ტრიადების ელემენტების ატომური რადიუსი თითქმის იგივეა - Koebij, თუმცა ისინი მნიშვნელოვნად განსხვავდებიან იმავე მნიშვნელობებისგან რკინის ქვეჯგუფის ელემენტების ატომებისთვის.
ლითონების ფიზიკურ და ქიმიურ თვისებებზე დიდ გავლენას ახდენს მათი ატომების ზომა. მცირე რადიუსის მქონე ატომები, როგორც წესი, ქმნიან ძალიან ძლიერ კრისტალურ სტრუქტურას (მაგალითად, მეტალის რკინის ატომის რადიუსი არის მხოლოდ 1,25 A), რაც მას აახლოებს არალითონებთან და იწვევს სტრუქტურის წარმოქმნას. ატომურს წააგავს. პირიქით, დიდი ატომებით წარმოქმნილი ლითონები ყველაზე ხშირად ქიმიურად და თერმულად უფრო აქტიურია. ამის მაგალითია ცეზიუმი (2,74 A), ბარიუმი (2,25 A) და ლანთანუმი (1,88 A), რომლებსაც აქვთ ყველაზე დიდი მეტალის რადიუსი და ერთ-ერთი ყველაზე აქტიურია. ზოგადი ქიმიის საფუძვლები ტომი 2 გამოცემა 3 (1973) -- [
რკინა ქიმიური ელემენტია
1. რკინის მდებარეობა ქიმიური ელემენტების პერიოდულ სისტემაში და მისი ატომის აგებულება
რკინა VIII ჯგუფის d-ელემენტია; სერიული ნომერი - 26; ატომური მასაარ (ფე ) = 56; ატომის შემადგენლობა: 26-პროტონი; 30 - ნეიტრონები; 26 - ელექტრონები.
ატომის სტრუქტურის სქემა:
ელექტრონული ფორმულა: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2
საშუალო აქტივობის ლითონი, შემცირების საშუალება:
Fe 0 -2 e - → Fe +2 , შემცირების აგენტი იჟანგება
Fe 0 -3 e - → Fe +3 , შემცირების აგენტი იჟანგება
ძირითადი ჟანგვის მდგომარეობა: +2, +3
2. რკინის გავრცელება
რკინა ბუნებაში ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული ელემენტია. . დედამიწის ქერქში მისი მასური წილი 5,1%-ია, ამ მაჩვენებლის მიხედვით ის მეორე ადგილზეა ჟანგბადის, სილიციუმის და ალუმინის შემდეგ. ბევრი რკინა გვხვდება ციურ სხეულებშიც, რაც დადგინდა სპექტრული ანალიზის მონაცემებით. მთვარის ნიადაგის ნიმუშებში, რომლებიც ავტომატურმა სადგურმა „ლუნამ“ მიიტანა, რკინა აღმოჩენილია დაუჟანგველ მდგომარეობაში.
რკინის საბადოები საკმაოდ გავრცელებულია დედამიწაზე. ურალის მთების სახელები თავისთავად საუბრობენ: მაღალი, მაგნიტური, რკინა. სოფლის მეურნეობის ქიმიკოსები ნიადაგში აღმოაჩენენ რკინის ნაერთებს.
რკინა გვხვდება უმეტეს კლდეებში. რკინის მისაღებად გამოიყენება რკინის მადნები 30-70% და მეტი რკინის შემცველობით.
რკინის ძირითადი საბადოებია :
მაგნეტიტი(რკინის მაგნიტური საბადო) - Fe 3 O 4შეიცავს 72% რკინას, საბადოები გვხვდება სამხრეთ ურალებში, კურსკის მაგნიტური ანომალია:
|
|
|
ჰემატიტი(რკინის ბზინვარება, სისხლის ქვა) - Fe2O3შეიცავს 65%-მდე რკინას, ასეთი საბადოები გვხვდება კრივოი როგის რეგიონში:
|
|
|
ლიმონიტი(ყავისფერი რკინის საბადო) - Fe 2 O 3 * nH 2 Oშეიცავს 60%-მდე რკინას, საბადოები გვხვდება ყირიმში:
პირიტი(გოგირდის პირიტი, რკინის პირიტი, კატის ოქრო) - FeS 2შეიცავს დაახლოებით 47% რკინას, საბადოები გვხვდება ურალებში.
3. რკინის როლი ადამიანისა და მცენარეების ცხოვრებაში
ბიოქიმიკოსებმა აღმოაჩინეს რკინის მნიშვნელოვანი როლი მცენარეების, ცხოველებისა და ადამიანების ცხოვრებაში. როგორც ჰემოგლობინის უაღრესად რთული ორგანული ნაერთის ნაწილი, რკინა განსაზღვრავს ამ ნივთიერების წითელ ფერს, რაც თავის მხრივ განსაზღვრავს ადამიანებისა და ცხოველების სისხლის ფერს. ზრდასრული ადამიანის ორგანიზმი შეიცავს 3 გ სუფთა რკინას, რომლის 75% ჰემოგლობინის ნაწილია. ჰემოგლობინის მთავარი როლი არის ჟანგბადის გადატანა ფილტვებიდან ქსოვილებში, ხოლო საპირისპირო მიმართულებით - CO 2.
მცენარეებს ასევე სჭირდებათ რკინა. იგი ციტოპლაზმის ნაწილია, მონაწილეობს ფოტოსინთეზის პროცესში. ურკინის სუბსტრატზე გაზრდილ მცენარეებს თეთრი ფოთლები აქვთ. სუბსტრატს რკინის მცირე დამატება - და ისინი მწვანედ იქცევიან. უფრო მეტიც, ღირს თეთრი ფურცლის შეზეთვა რკინის შემცველი მარილის ხსნარით და მალე გაწურული ადგილი მწვანე გახდება.
ასე რომ, იმავე მიზეზით - წვენებსა და ქსოვილებში რკინის არსებობის გამო - მცენარეების ფოთლები მხიარულად მწვანედ იქცევა და ადამიანის ლოყები კაშკაშა წითლდება.
4. რკინის ფიზიკური თვისებები.
რკინა არის მოვერცხლისფრო-თეთრი ლითონი, დნობის წერტილით 1539 o C. ის ძალიან დნობაა, ამიტომ ადვილად მუშავდება, ჭედავს, გორავს, შტამპდება. რკინას აქვს მაგნიტიზაციის და დემაგნიტიზაციის უნარი, ამიტომ გამოიყენება ელექტრომაგნიტების ბირთვად სხვადასხვა ელექტრო მანქანებსა და აპარატებში. მას უფრო დიდი სიმტკიცე და სიმტკიცე შეიძლება მიენიჭოს თერმული და მექანიკური მოქმედების მეთოდებით, მაგალითად, ჩაქრობით და გადახვევით.
არსებობს ქიმიურად სუფთა და ტექნიკურად სუფთა რკინა. ტექნიკურად სუფთა რკინა, ფაქტობრივად, არის დაბალნახშირბადიანი ფოლადი, შეიცავს 0,02-0,04% ნახშირბადს და კიდევ უფრო ნაკლებ ჟანგბადს, გოგირდს, აზოტს და ფოსფორს. ქიმიურად სუფთა რკინა შეიცავს 0,01%-ზე ნაკლებ მინარევებს. ქიმიურად სუფთა რკინავერცხლისფერი ნაცრისფერი, მბზინავი, გარეგნულად ძალიან ჰგავს პლატინის ლითონს. ქიმიურად სუფთა რკინა მდგრადია კოროზიის მიმართ და კარგად უძლებს მჟავების მოქმედებას. თუმცა, მინარევების უმნიშვნელო ფრაქციები ართმევს მას ამ ძვირფას თვისებებს.
5. რკინის მიღება
ოქსიდების აღდგენა ნახშირბადით ან ნახშირბადის მონოქსიდით (II), აგრეთვე წყალბადით:
FeO + C = Fe + CO
Fe 2 O 3 + 3CO \u003d 2Fe + 3CO 2
Fe 2 O 3 + 3H 2 \u003d 2Fe + 3H 2 O
გამოცდილება "რკინის მიღება ალუმინოთერმიით"
6. რკინის ქიმიური თვისებები
როგორც გვერდითი ქვეჯგუფის ელემენტს, რკინას შეუძლია გამოავლინოს რამდენიმე დაჟანგვის მდგომარეობა. ჩვენ განვიხილავთ მხოლოდ ნაერთებს, რომლებშიც რკინა ავლენს ჟანგვის მდგომარეობებს +2 და +3. ამრიგად, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ რკინას აქვს ნაერთების ორი სერია, რომელშიც ის არის ორვალენტიანი და სამვალენტიანი.
1) ჰაერში რკინა ადვილად იჟანგება ტენის არსებობისას (ჟანგი):
4Fe + 3O 2 + 6H 2 O \u003d 4Fe (OH) 3
2) გახურებული რკინის მავთული იწვის ჟანგბადში, წარმოქმნის მასშტაბს - რკინის ოქსიდი (II, III) - შავი ნივთიერება:
3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4
Cჟანგბადი ტენიანი ჰაერის ფორმებში ფე 2 ო 3 * nH 2 ო
გამოცდილება "რკინის ურთიერთქმედება ჟანგბადთან"
3) მაღალ ტემპერატურაზე (700–900°C) რკინა რეაგირებს წყლის ორთქლთან:
3Fe + 4H 2 O t˚C → Fe 3 O 4 + 4H 2
4) რკინა რეაგირებს არალითონებთან გაცხელებისას:
Fe + S t˚C → FeS
5) ნორმალურ პირობებში რკინა ადვილად იხსნება ჰიდროქლორინის და განზავებულ გოგირდის მჟავებში:
Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2
Fe + H 2 SO 4 (განსხვავებები) \u003d FeSO 4 + H 2
6) კონცენტრირებულ მჟავებში - ჟანგვის აგენტებში რკინა იხსნება მხოლოდ გაცხელებისას
2Fe + 6H 2SO 4 (კონს .) t˚C → Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O
Fe + 6HNO 3 (კონს .) t˚C → Fe(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 Oრკინა (III)
7. რკინის გამოყენება.
მსოფლიოში წარმოებული რკინის ძირითადი ნაწილი გამოიყენება რკინისა და ფოლადის წარმოებისთვის - რკინის შენადნობები ნახშირბადით და სხვა ლითონებით. თუჯები შეიცავს დაახლოებით 4% ნახშირბადს. ფოლადები შეიცავს 1,4%-ზე ნაკლებ ნახშირბადს.
თუჯი საჭიროა სხვადასხვა ჩამოსხმის წარმოებისთვის - მძიმე მანქანების საწოლები და ა.შ.
თუჯის პროდუქტები
ფოლადები გამოიყენება მანქანების, სხვადასხვა სამშენებლო მასალების, სხივების, ფურცლების, ნაგლინი პროდუქტების, რელსების, ხელსაწყოების და მრავალი სხვა პროდუქტის დასამზადებლად. სხვადასხვა კლასის ფოლადის წარმოებისთვის გამოიყენება ეგრეთ წოდებული შენადნობი დანამატები, რომლებიც წარმოადგენს სხვადასხვა ლითონებს: M.
სიმულატორი №2 - Fe 3+ გენეტიკური სერია
სიმულატორი No3 - განტოლებები რკინის რეაქციების მარტივ და რთულ ნივთიერებებთან
ამოცანები დაფიქსირებისთვის
No1. შეადგინეთ მისი ოქსიდებიდან Fe 2 O 3 და Fe 3 O 4 რკინის მიღების რეაქციის განტოლებები შემცირების აგენტის გამოყენებით:
ა) წყალბადი;
ბ) ალუმინი;
გ) ნახშირბადის მონოქსიდი (II).
თითოეული რეაქციისთვის შეადგინეთ ელექტრონული ბალანსი.
No2. განახორციელეთ გარდაქმნები სქემის მიხედვით:
Fe 2 O 3 -> Fe - + H2O, t -> X - + CO, t -> Y - + HCl -> Z
დაასახელეთ პროდუქტები X, Y, Z?
