Главная страница arrow-right Базы данных arrow-right База данных свойств веществ (поиск)
Карта сайта

Свойства вещества:

железо

Синонимы и иностранные названия:

iron (англ.)

Тип вещества:

неорганическое

Внешний вид:

светло-сер. кубические кристаллы металла

Кристаллические модификации, структура молекулы, цвет растворов и паров:

Температуры переходов: из бета (плотность 7,57 г/см3) в гамма (плотность 7,63 г/см3) 912 С, из гамма в дельта 1394 С. Идущему при 769 С без изменения кристаллической структуры переходу из альфа в бета соответствует резкий максимум на кривой теплоемкости металла и потеря им способности притягиватся магнитом. При наложении высокого давления температура плавления повышается.

Брутто-формула (по системе Хилла для органических веществ):

Fe

Формула в виде текста:

Fe

Молекулярная масса (в а.е.м.): 55,85

Температура плавления (в °C):

1539

Температура кипения (в °C):

2870

Растворимость (в г/100 г растворителя или характеристика):

вода: не растворим [Лит.]
диэтиловый эфир: не растворим [Лит.]
калий расплавленный: 0,0045 (700°C) [Лит.]
литий расплавленный: 0,002 (700°C) [Лит.]
магний расплавленный: 0,05 (700°C) [Лит.]
магний расплавленный: 0,265 (1000°C) [Лит.]
натрий расплавленный: 0,00135 (500°C) [Лит.]
натрий расплавленный: 0,0005 (700°C) [Лит.]
олово расплавленное: 0,0047 (270°C) [Лит.]
олово расплавленное: 0,0073 (329°C) [Лит.]
олово расплавленное: 0,07 (483°C) [Лит.]
олово расплавленное: 1,26 (773°C) [Лит.]
олово расплавленное: 12,49 (1125°C) [Лит.]
ртуть: 0,0000015 (25°C) [Лит.]
ртуть: 0,0000019 (100°C) [Лит.]
ртуть: 0,0000054 (300°C) [Лит.]
этанол: не растворим [Лит.]

Плотность:

7,874 (20°C, г/см3, состояние вещества - кристаллы)
6,9 (1589°C, относительно воды при 4°C, состояние вещества - жидкость)

Некоторые числовые свойства вещества:

Твердость по Бринеллю (МПа): 800 (отожженное, особо чистое)
Твердость по шкале Мооса: 4-5
Температурный коэффициент линейного расширения (K-1): 5,09E-6 (при 100 К)
Температурный коэффициент линейного расширения (K-1): 9,96E-6 (при 200 К)
Температурный коэффициент линейного расширения (K-1): 1,2E-5 (при 300 К)
Температурный коэффициент линейного расширения (K-1): 1,44E-5 (при 500 К)
Температурный коэффициент линейного расширения (K-1): 1,65E-5 (при 800 К)
Удельное электрическое сопротивление (мкОм · см): 8,6 (при 0 С)

Нормативные документы, связанные с веществом:

Метод получения 1:

Источник информации: Руководство по неорганическому синтезу. - Т.5, под ред. Брауэра Г. - М.: Мир, 1985 стр. 1744

При получении чистого железа электролизом необходимо руководствоваться следующими требованиями. Электролит готовят из чистого (без примеси сульфатов) тетрагидрата хлорида железа(II) с концентрацией около 800 г/л (содержание железа(III) в электролите менее 0,05%); к электролиту добавляют также 1,5-2,0 г гексагидрата хлорида алюминия или 0,1 г гексагидрата хлорида хрома(III). Концентрация соляной кислоты в растворе около 0,01-0,02 экв./л; температура электролита около 90 С. Материалом анода служит железо (возможно более высокой чистоты), помещенное в асбестовый мешок; матриал катода - листовая сталь V2A. Очень важно обратить внимание на подготовку катода, так как выделяемое на катоде железо затем подлежит растворению. Поэтому стальной лист прежде всего полируют до зеркального блеска, обезжиривают в щелочном растворе цианида калия, подключив его как катод, споласкивают водой и, не отключая от источника тока, погружают в раствор хлорида железа(II). плотность тока на катоде 10-15 А/дм2.При длительной работе или при более высокой плотности тока (до 30 А/дм2) электролит должен непрерывно откачиваться, фильтроваться и после установления нужной концентрации соляной кислоты, нагреваться.

На катоды выделяется умеренно мягкое α-железо. Оно содержит водород, но не содержит алюминий и хром. Абсорбированный водород полностью удаляется прокаливанием железа при 950 С в вакууме. в железе, полученном электролитическим методом, нет примеси углерода и кремния, а при соответствующей чистоте электролита - также и других металлов.

Способы получения:

  1. Железо можно получить восстанавливая оксид или гидроксид железа(III) водородом при нагревании. При 550-600 С образуется непирофорный порошок железа, ниже 550 С образуется пирофорный порошок железа, при 1000 С получается спеченная масса. [Лит.1aster, Лит.2, Лит.3aster, Лит.4aster, Лит.5aster]
    Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O
  2. Промышленно железо получают восстановлением оксидов железа углем. Процесс проводят в домнах. При этом образуется железо, сильно загрязненное углеродом (чугун). [Лит.1]
    Fe2O3 + 3C → 2Fe + 3CO

Реакции вещества:

  1. Реакция железа с серой экзотермична, начинается при слабом нагревании, при этом образуется нестехиометрический сульфид железа, близкий по составу к FeS. [Лит.]
    Fe + S → FeS
  2. При 200 С реагирует с бромом с образованием бромида железа(III). [Лит.]
    2Fe + 3Br2 → 2FeBr3
  3. При нагревании с 70% серной кислотой образует сульфат железа(III), диоксид серы и воду. [Лит.]
    2Fe + 6H2SO4(70%) → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
  4. С углеродом образует карбид трижелеза (цементит). [Лит.]
    3Fe + C → Fe3C
  5. При нагревании сгорает в кислороде с образованием оксида железа(II,III). [Лит.]
    3Fe + 2O2 → Fe3O4
  6. Реагирует с горячими концентрированными растворами щелочей с образованием тетрагидроксоферратов(II). [Лит.]
    Fe + 2NaOH + 2H2O → Na2[Fe(OH)4] + H2
  7. Реагирует с водным раствором сульфата меди(II) с образованием гептагидрата сульфата железа(II) и металлической меди. [Лит.]
  8. При нагревании реагирует с фосфором. [Лит.]
  9. Ржавление железа (атмосферная коррозия) во влажном воздухе, особенно содержащем капли морской воды, идет быстрее; ржавчина состоит из оксидов и гидроксидов железа. [Лит.]
  10. В сухом воздухе при температурах до 200 С на поверхности компактного железа образуется тончайшая оксидная пленка, защищающая металл от дальнейшего окисления. Выше 200 С скорость коррозии железа увеличивается, образуется слой окалины. [Лит.]
  11. При 450 С реагирует с хлоридом аммония с образованием комплекса диамминдихлорожелеза(II). [Лит.]
  12. Реагирует с разбавленными серной, соляной, бромоводородной, иодоводородной кислотами вытесняя водород и давая соли железа(II). [Лит.]
  13. Реагирует с иодом с образованием иодида железа(II). [Лит.]
  14. В расплаве реагирует с кремнием с образованием силицида железа. [Лит.]
  15. С 2-3% азотной кислотой медленно образует нитрат железа(II) и нитрат аммония. [Лит.]
  16. Водород получают пропусканием водяного пара над раскаленным докрасна (900-1000 С) железом. [Лит.1, Лит.2]
    Fe + H2O → FeO + H2
  17. Хлорирование железа хлором начинается при температуре около 100 С, при 125 С в хлорид переходит 30-40% металла. При 200 С скорость реакции резко возрастает, температура самопроизвольно достигает 600-700 С и хлорирование идет до конца. Образуется смесь хлорида железа(III) и хлорида железа(II). [Лит.1]
    Fe + Cl2 → FeCl2
    2FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3
  18. Железо корродирует в насыщенной воздухом воде с начальной скоростью до 10 г/(м2*сут). Эта скорость через несколько дней снижается из-за образования пленки оксида железа до 1-2,5 г/(м2*сут). [Лит.1]
    4Fe + 6H2O + 3O2 → 4Fe(OH)3
  19. В воде, содержащей иод железо медленно растворяется уже при обычной температуре. При упаривании такого раствора в эксикаторе из него выделяются зеленые кристаллы тетрагидрата иодида железа(II). [Лит.1]
    Fe + I2 + 4H2O → FeI2 * 4H2O
  20. Тригидрат роданида железа(II) выделяется в виде зеленых призм при упаривании раствора железа в водной роданистоводородной кислоте (без доступа воздуха). [Лит.1]
    Fe + 2HSCN + 3H2O → Fe(SCN)2 * 3H2O + H2
  21. Гексагидрат перхлората железа(II) можно получить растворением железа в разбавленной хлорной кислоте на холоду. [Лит.1]
    Fe + 2HClO4 + 6H2O → Fe(ClO4)2 * 6H2O + H2
  22. В технике железный купорос получают растворением железа в разбавленной серной кислоте. Максимально быстро железо растворяется в 55% серной кислоте - 28,33 г/(м2*ч) при 20 С. [Лит.1, Лит.2]
    Fe + H2SO4 + 7H2O → FeSO4 * 7H2O + H2
  23. Нонагидрат нитрата железа(III) проще всего получать реакцией железа с 50% азотной кислотой. Также он образуется при реакции железа с 20-30% азотной кислотой. Максимально быстро железо растворяется в 35% азотной кислоте - 23600 г/(м2*ч) при 20 С. [Лит.1, Лит.2, Лит.3, Лит.4]
    Fe + 4HNO3 + 7H2O → Fe(NO3)3 * 9H2O + NO
  24. Пентакарбонил железа можно получить реакцией тонкоизмельченного железа с угарным газом при 200 С и давлении 300 атм. При этом за 2 часа образуется 14,30 мл пентакарбонила железа. При атмосферном давлении реакция идет с ничтожным выходом. [Лит.1]
    Fe + 5CO → Fe(CO)5
  25. Нейтральные растворы персульфата калия растворяют железо, цинк, кадмий, алюминий, магний, кобальт, медь, ртуть с образованием сульфатов. [Лит.1]
  26. Железо растворяется в окисляющих кислотах (азотной, хлорной, хлорноватой, бромноватой, иодноватой) с образованием солей железа(III). [Лит.1]
  27. Хлорид железа(II) получают пропусканием сухого хлороводорода над железными опилками при температуре красного каления. [Лит.1]
  28. Тетрагидрат хлорида железа(II) получают растворением железа в разбавленной соляной кислоте без доступа воздуха и упариванием раствора. [Лит.1]
  29. Карбонат натрия может быть восстановлен до натрия алюминием, железом. Магний не подходит для восстановления, так как при нагревании смеси может произойти взрыв. [Лит.1]

Реакции, в которых вещество не участвует:

  1. Не реагирует с холодными растворами щелочей. [Лит.]
  2. Пассивируется концентрироваными азотной и серной кислотами. [Лит.]
  3. Из-за образования на поверхности пленки нелетучего трифторида железа устойчиво к фтору до 250-300 С. [Лит.]
  4. Вода, не содержащая воздуха, при комнатной температуре почти не корродирует железо, так как на его поверхности образуется плотный слой гидроксида железа(II). [Лит.]
  5. Не реагирует с хромовой смесью. [Лит.]
  6. Устойчиво к действию расплавленных щелочей. [Лит.]
  7. Не реагирует с азотом. [Лит.]

Периоды полураспада:

4526Fe = 2,2 мс (2p (57%), β+ (менее 43%))
4626Fe = 13,0 мс (β+ (100%), β+n (78,7%))
4726Fe = 21,9 мс (β+ (100%), β+n (88,4%))
4826Fe = 45,3 мс (β+ (100%), β+n (15,9%))
4926Fe = 64,7 мс (β+ (100%), β+n (56,7%))
5026Fe = 155 мс (β+ (100%))
5126Fe = 305 мс (β+ (100%))
5226Fe = 8,275 ч (β+ (100%))
52m26Fe = 45,9 с (β+ (около 100%), изотопный переход (0,021%))
5326Fe = 8,51 мин (β+ (100%))
53m26Fe = 2,54 мин (изотопный переход (100%))
5426Fe = стабилен ( (содержание в природной смеси изотопов 5,845%))
54m26Fe = 364 нс (изотопный переход (100%))
5526Fe = 2,744 года (захват электрона (100%))
5626Fe = стабилен ( (содержание в природной смеси изотопов 91,754%))
5726Fe = стабилен ( (содержание в природной смеси изотопов 2,119%))
5826Fe = стабилен ( (содержание в природной смеси изотопов 0,282%))
5926Fe = 44,495 дня (β- (100%))
6026Fe = 2 620 000 лет (β- (100%))
6126Fe = 5,98 мин (β- (100%))
61m26Fe = 241,2 нс (изотопный переход (100%))
6226Fe = 68 с (β- (100%))
6326Fe = 6,1 с (β- (100%))
6426Fe = 2,0 с (β- (100%))
6526Fe = 810 мс (β- (100%))
65m26Fe = 420 нс (изотопный переход (100%))
65n26Fe = 1,12 с ()
6626Fe = 351 мс (β- (100%))
6726Fe = 394 мс (β- (100%))
67m26Fe = 64 мкс (изотопный переход (100%))
67n26Fe = 75 мкс ()
6826Fe = 188 мс (β- (100%))
6926Fe = 110 мс (β- (100%))
7026Fe = 77 мс (β- (100%))
7126Fe = 28 мс (β- (100%), β-n)

Давление паров (в мм рт.ст.):

0,000000001 (799°C)
0,00000001 (858°C)
0,0000001 (924°C)
0,000001 (998°C)
0,00001 (1083°C)
0,0001 (1180°C)
0,001 (1293°C)
0,01 (1425°C)
0,1 (1586°C)
1 (1790°C)
10 (2045°C)
100 (2376°C)

Стандартный электродный потенциал:

Fe2+ + 2e- → Fe, E = -0,44 (вода, 25°C)

Удельная теплоемкость при постоянном давлении (в Дж/г·K):

0,448 (25°C)
0,64 (0-1000°C)

Стандартная энтальпия образования ΔH (298 К, кДж/моль):

0 (т)

Стандартная энергия Гиббса образования ΔG (298 К, кДж/моль):

0 (т)

Стандартная энтропия вещества S (298 К, Дж/(моль·K)):

27,15 (т)

Стандартная мольная теплоемкость Cp (298 К, Дж/(моль·K)):

25 (т)

Энтальпия плавления ΔHпл (кДж/моль):

13,8

Энтальпия кипения ΔHкип (кДж/моль):

350

Некоторые нечисловые свойства вещества:

вещество известно с древнейших времен

Летальная доза (ЛД50, в мг/кг):

98600 (крысы, внутрижелудочно, восстановленное железо, взвесь)

Природные и антропогенные источники:

В атмосфере Солнца содержится 0,0008 ат% Fe. Железные метеориты состоят в среднем из 90% железа, 8,5% никеля и 0,5% кобальта со сравнительно небольшими примесями других элементов.

Соединения железа имеют громадное значение для биологии животных организмов. Организм взрослого человека содержит около 4 г железа в виде соединений, из которых приблизительно 57% входит в состав гемоглобина. Ежедневная потребность в железе в среднем составляет около 5 мг для мужчин или 10 мг для женщин и полностью перекрывается обычной пищей.

Содержание железа в почвах обычно колеблется от 1 до 5 вес.%, однако количество его растворимых соединений, усваиваемых растениями иногда оказывается недостаточным. В этих случаях окраска молодых листьев более или менее равномерно бледнеет. Особенно часто это заболевание (поражающее главным образом многолетние плодово-ягодные культуры, картофель, капусту и овес) наблюдается на легких почвах, имеющих щелочной характер.

Содержание железа в пищевых продуктах (мг/100 г): рис 2,1, кукуруза 3,7, горох 6,8, соя 15, гречка крупа 6,65, батон нарезной 2,0, хлеб пшеничный из муки высшего сорта 1,12, капуста белокочанная 0,6, картофель 0,9, редис 1,0, яблоки 2,2, груши 2,3, слива 0,5, лимон 0,6, виноград 0,6, малина 1,2, смородина черная 1,3, томаты 0,8, гранатовый сок 1,0, шиповниковый сок 1,4, лимонный сок 0,1, компот из черешни 1,3, компот из яблок 0,2, портвейн 0,8, творог жирный 0,5, кефир жирный 0,1, сыр советский 1,1, баранина I категории 2,0, говядина I категории 2,7, мясо кролика 3,3, мясо поросят 1,2, яйцо куриное 2,5, мясо кур 1,6, мясо гуся 2,4, тунец 2,0, сельдь 1,0, горбуша 0,63, минтай 0,8, карп 0,8.

Биологическое действие:

Как микроэлемент. Железо, в виде соединений, входит в состав белков транспортирующих или сохраняющих кислород: гемоглобина, миоглобина, эритрокруорина, гемэритрина; входит в состав некоторых ферментов (цитохромы, пероксидазы, каталазы и др.).

Дефицит железа (гипосидероз) имеет разнообразные клинические проявления. Часто недостаток железа проявляется в виде железодефицитной анемии. При железодефиците страдает весь организм. Отдельные признаки гипосидероза неспецифичны и выражаются в легкой утомляемости, головных болях, повышенной возбудимости или, напротив, депрессии. Вслед за этим развиваются тахикардия, поверхностное дыхание, боли в области сердца, головокружения и склонность к обморокам. У многих больных наблюдается гастроинтестициальный дискомфорт, отсутсвтвие или извращение аппетита (поедание земли, льда, крахмала, волос и т.д.).

Избыточное содержание железа в организме называется сидероз или гиперсидероз. Он характеризуется отложением соединений железа в тканях организма.

Применение:

Мировое производство необработанной стали в 1995 году составило 748 000 000 тонн.

Широко используется во всех отраслях промышленности: для изготовления оборудования, инструментов, приборов, изделий и т.д.

История:

Железо было известно человеку с самой глубокой древности, причем долгое время потреблялся, по-видимому, лишь металл метеоритного происхождения.

Дополнительная информация::

Электронная конфигурация атома 1s22s22p63s23p63d64s2.

Жидкое железо неограниченно растворяет Al, Cu, Mn, Ni, Co, Si, Ti, хорошо растворяет V, Cr, Pt, ограниченно - Mo, Sn, C, S, P, As, H2, N2, O2, не растворяет Pb, Ag, Bi. С углеродом образует твердые растворы внедрения - феррит и мартенсит с альфа-железом, аустенит с гамма-железом.

В виде проволоки горит в чистом кислороде, что может использоватся как демонстрационный эксперимент.

Поглощает водород, выше 300 С становится проницаемым для водорода. При продолжительном нагревании с порошком магния под высоким давлением водорода образует Mg2FeH6.

Неверная или противоречивая информация:

  1. Информация о электрохимическом получении оксида железа(VIII) FeO4 была неверной. [Лит.]

Источники информации:

  1. Авцын А.П., Жаворонков А.А., Риш М.А., Строчкова Л.С. Микроэлементозы человека. - М.: Медицина, 1991. - С. 92-116
  2. Гринвуд Н., Эрншо А. Химия элементов. - Т.2. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. - С. 400-409
  3. Гурвич Я.А. Справочник молодого аппаратчика-химика. - М.: Химия, 1991. - С. 50
  4. Иванова М.А., Кононова М.А. Химический демонстрационный эксперимент. - М.: Высшая школа, 1969. - С. 30
  5. Некрасов Б.В. Основы общей химии. - Т.2. - М.: Химия, 1973. - С. 325-334, 342
  6. Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. - Л.: Химия, 1977. - С. 62
  7. Реми Г. Курс неорганической химии. - Т.2. - М., 1966. - С. 280-288
  8. Справочник по растворимости. - Т.1, Кн.1. - М.-Л.: ИАН СССР, 1961. - С. 637
  9. Химическая энциклопедия. - Т. 2. - М.: Советская энциклопедия, 1990. - С. 139-141


Если не нашли нужное вещество или свойства можно выполнить следующие действия:
Если вы нашли ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter.



© Сбор и оформление информации: Руслан Анатольевич Кипер