תכונות פיזיקליות וכימיות של מתכת ברזל

תכונות פיזיקליות וכימיות של מתכת ברזל

ברזל (FE) הוא אחד המתכות הנפוצות ביותר בגלל שפע, כוחו ורבגוניותו. להלן סקירה של התכונות הפיזיקליות והכימיות של ברזל.

תכונות פיזיקליות וכימיות מרכזיות של ברזל

תכונות פיזיקליות של ברזל

הוֹפָעָה:

ברזל הוא מתכת אפורת כסוף עם ברק מתכתי.

הוא יחסית רך כאשר בצורתו הטהורה אך ניתן להתקשות אותו עם אלמנטים סגסוגיים כמו פחמן (לייצור פלדה).

צְפִיפוּת:

צפיפות הברזל היא בערך7.87 גרם/ס"מ.

צפיפות גבוהה יחסית זו הופכת את הברזל לחומר מתאים ליישומים הדורשים מסה וכוח.

נקודת התכה:

לברזל נקודת התכה גבוהה של בערך1538 מעלות (2800 מעלות ו ').

נקודת התכה גבוהה זו תורמת לשימוש בה ביישומים בטמפרטורה גבוהה כמו ייצור פלדה.

נקודת רתיחה:

נקודת הרתיחה של הברזל היא2862 תואר (5182 תואר ו).

מוליכות חשמלית:

ברזל הוא אמוליך חשמל טובאם כי לא טוב כמו נחושת או אלומיניום. לעתים קרובות הוא משמש ברכיבים ומוליכים חשמליים במידת הצורך.

מוליכות תרמית:

לברזל יש מוליכות תרמית טובה, עם מוליכות תרמית של בערך80 W/m·K.

זה הופך אותו לחומר יעיל לביצוע חום ביישומים תעשייתיים שונים.

מַגנֶטִיוּת:

ברזל הואמַגנֶטִיבצורתו הטהורה והואפרומגנטיחוֹמֶר. המשמעות היא שהיא נמשכת למגנטים ויכולה להיות ממגנטית.

מאפיין זה הוא הסיבה שבגללה משתמשים בברזל בייצור אלקטרומגנטים, מנועים ומכשירים מגנטיים אחרים.

קַשִׁיוּת:

ברזל טהור הוא רך יחסית, עם קשיות של בערך4.5 בסולם MOHSו עם זאת, סגסוגות ברזל כמו פלדה קשות וחזקות בהרבה.

ניתן לשפר משמעותית את קשיות הברזל על ידי הוספת פחמן ואלמנטים אחרים, ויוצרים חומרים כמו ברזל יצוק ופלדה.

משיכות וגמישות:

ברזל הוארָקִיעַוכןחָשִׁילו ניתן למשוך אותו לחוטים ולהיפגע בסדינים כאשר בצורתו הטהורה. עם זאת, הוא הופך להיות שביר יותר בתכולת פחמן גבוהה יותר.

תכונות כימיות של ברזל

תגובתיות עם חמצן:

ברזל מגיב בקלות עם חמצן באוויר להיווצרתחמוצת ברזל (fe₂o₃), הידוע בכינויו חלודה.

מַחלִידהיא תגובת חמצון בה ברזל מאבד אלקטרונים ויוצר תחמוצת ברזל, במיוחד בנוכחות לחות ואוויר.

תגובה עם מים:

ברזל יכול להגיב עםמַיִםליצירת הידרוקסיד ברזל וגז מימן. תהליך זה מתרחש ביתר קלות כאשר ברזל נחשף ללחות וחום.

התגובה היא:

Fe +2 H2O → Fe (OH) 2+ H2FE + 2 h _2 o \ ימין Fe (OH) _2 + h {{7} fe +2} h2 o → fe (OH)

תגובה עם חומצות:

ברזל מגיב עם חומצות ליצירתגז מימןוכןמלחי ברזלו לדוגמה, כאשר ברזל מגיב עם חומצה הידרוכלורית (HCL), הוא יוצר ברזל כלוריד וגז מימן:

Fe +2 hcl → fecl 2+ h2fe + 2 hcl \ ימין fecl _2 + h _2 fe {}} hcl → fecl2+h2

מצבי חמצון:

ברזל קיים בדרך כלל בשני מצבי חמצון:+2 (Fe²⁺)וכן+3 (Fe³⁺).

בתוכו+2 מצב, ברזל יוצר תרכובות כמו ברזל (II) תחמוצת (FEO), ואילו בתוכו+3 מצב, הוא יוצר תרכובות כמו ברזל (III) תחמוצת (Fe₂O₃).

תגובה עם הלוגנים:

ברזל מגיב עםהלוגנים(כמו כלור, פלואור, ברום ויוד) להיווצרהלידים ברזלו לדוגמה, כאשר ברזל מגיב עם כלור, הוא יוצר כלוריד ברזל:

Fe+cl2 → fecl2fe+cl _2 \ kinkarrow fecl _2 fe+cl2 → fecl2

תגובה עם פחמן:

ברזל מגיב עםפַּחמָןבטמפרטורות גבוהות להיווצרברזל קרביד (Fe₃c), שהוא מרכיב מרכזי בפלדה וברזל יצוק. זו אחת התגובות העיקריות בייצור פלדה.

עמידות בפני קורוזיה:

בעוד שברזל טהור רגיש מאוד לקורוזיה (חלודה), לרוב הוא סגסוג עם אלמנטים אחרים (כמו כרום בפלדת אל חלד) כדי לשפר את עמידותו לקורוזיה.

בפלדת אל חלד, ברזל יוצר שכבת תחמוצת פסיבית המונעת חמצון וקורוזיה נוספים.

תגובתיות עם חנקן:

ברזל מגיב עםחַנקָןבטמפרטורות גבוהות להיווצרברזל ניטריד(Fe₄n או fe₆n). זה שימושי בכמה יישומים מיוחדים, כמו בייצור חומרים בעלי ביצועים גבוהים.

התנהגות אלקטרוכימית:

ברזל יכול לפעול כשניהםאָנוֹדָהוכןקָטוֹדָהבתגובות אלקטרוכימיות, תלוי בתנאים הסובבים. מאפיין זה משמש בגלוון, שם ברזל מצופה בשכבת אבץ למניעת חלודה.

מַסְקָנָה

ברזל הוא מתכת רב -תכליתית עם כמה תכונות פיזיקליות וכימיות חשובות שהופכות אותו חיוני ליישומים תעשייתיים ויומיומיים. היכולת שלה ליצור סגסוגות, להתנגד לקורוזיה כאשר מטפלים בהן ומגיבה עם אלמנטים אחרים מעניקה לו מגוון רחב של שימושים, במיוחד בצורה של פלדה וברזל יצוק.