Երկաթ
- Անվան այլ կիրառումների համար տե՛ս՝ Երկաթ (այլ կիրառումներ)
Երկաթ, քիմիական նշանը՝ Fe (լատին․՝ Ferrum)։ Երկաթը d-տարր է, պարբերական համակարգի ութերորդ խմբի երկրորդական ենթախմբում է, ատոմային համարը՝ 26։ Այն սպիտակ-արծաթափայլ մետաղ է։ Ատոմի էլեկտրոնային բանաձևն է 1s22s22p63s23p63d64s2։ Բացի Էներգիական չորրորդ մակարդակի 2 էլեկտրոնից, քիմիական կապերի առաջացմանը կարող են մասնակցել նաև երրորդ մակարդակի d-էլեկտրոնները։ Երկաթին բնորոշ են գերազանցապես +2 և +3 օքսիդացման աստիճանները։ Սակայն կան շատ քիչ թվով խիստ անկայուն միացություններ, որոնցում դրսևորվում է +6 օքսիդացման աստիճան։ Բնության մեջ տարածվածությամբ (4,65%) զբաղեցնում է չորրորդն է՝ թթվածնից(O), սիլիցիումից (Si) և ալյումինից (Al[1]).) հետո։ Ազատ վիճակում երբեմն հանդիպում է միայն որոշ երկաթաքարերի տեսքով։ Գտնվում է հիմնականում օքսիդային հանքաքարերում, որոնցից կարևորներն են գորշ երկաթաքարը (լիմոնիտ)(Fe2O3 . nH2O), կարմիր երկաթաքարը (հեմատիտ)(Fe2O3), մագնիսական երկաթաքարը (մագնետիտ) (Fe3O4), սիդերիտը (FeCO3), պիրիտ (հրաքար)՝ FeS2 և այլն։ Մարդու օրգանիզմում կա ~ 3գ երկաթ տարր գերազանցապես հեմոգլոբինի բաղադրության մեջ։
| |||||
---|---|---|---|---|---|
Ատոմի հատկություններ | |||||
Անվանում, սիմվոլ, կարգաթիվ | Երկաթ / Ferrum (Fe), Fe, 26 | ||||
Խումբ, պարբերություն, բլոկ | 8, 4, d | ||||
Ատոմային զանգված (մոլային զանգված) | 55,847(2) զ. ա. մ. (գ/մոլ) | ||||
Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա | [Ar] 3d6 4s2 | ||||
Ատոմի շառավիղ | 140 պմ | ||||
Քիմիական հատկություններ | |||||
Կովալենտ շառավիղ | 125 պմ | ||||
Վան-դեր-Վալսի շառավիղ | ... | ||||
Էլեկտրոդային պոտենցիալ | Fe←Fe3+ −0,04 В Fe←Fe2+ −0,44 В | ||||
Օքսիդացման աստիճաններ | +2, +3 | ||||
Պարզ նյութի թերմոդինամիկական հատկություններ | |||||
Հալման ջերմաստիճան | 1812 Կ (1538,85 ° C) | ||||
Եռման ջերմաստիճան | 3134 Կ | ||||
Գոլորշիացման տեսակարար ջերմունակություն | 6088 կՋ/կգ ~ 340 կՋ/մոլ | ||||
Մոլյար ջերմունակություն | 25,14 Ջ/(Կ·մոլ) | ||||
Մոլային ծավալ | 7.1 սմ³/մոլ | ||||
Պարզ նյութի բյուրեղային ցանց | |||||
Բյուրեղացանցի կառուցվածք | խորանարդ | ||||
Բյուրեղացանցի տվյալներ | 2,866 | ||||
Դեբայի ջերմաստիճան | 460 Կ | ||||
Այլ հատկություններ | |||||
Ջերմահաղորդականություն | (300 Կ) 80.4 Վտ/(մ·Կ) | ||||
CAS համար | CAS գրանցման համար? |
26 | Երկաթ
|
55,847 | |
3d64s2 |
Անվան ծագում
խմբագրելՍլավոներենում *želězo (բելառուս․՝ жалеза, ուկրաիներեն՝ залізо, հին սլավոներեն՝ желѣзо, բուլղար․՝ желязо, լեհ.՝ żelazo, չեխ․՝ železo, սլովեն.՝ železo) ունի հստակ զուգահեռներ Բալթյան Լեզուներ հետ (լիտ.՝ geležis, լատիշ․՝ dzelzs)։ Կա մի քանի տարբերակներ նաև բալթո-սլավոնական բառերի ստուգաբանությունում։ Դրանցից մեկը կապվում է հունարեն բառի՝ χαλκός հետ, որը նշանակում է երկաթ ու պղինձ, համաձայն մի ուրիշ վարկածի *želězo բառը *žely նշանակում է «կրիա» և *glazъ-«ժայռ», ընդհանուր անվամբ «քար»[2][3].[4]։ Ռոմանական լեզուներում՝ (իտալ.՝ ferro, ֆր.՝ fer, իսպ.՝ hierro, պորտ.՝ ferro, ռումիներեն՝ fier) շարունակվում է լատին․՝ ferrum ։ Լատրներենում՝ ferrum (< *ferzom), ամենայն հավանականությամբ, վերցված է որոշ արևելյան լեզուներից, երևի փյունիկյան լեզուներից։
Գերմանական լեզուներից երկաթի անվանումը վերցվել է (գոթ.՝ eisarn, անգլ.՝ iron, գերմ.՝ Eisen, հոլ.՝ ijzer, դան․՝ jern, շվեդ.՝ järn) հինականում կելտերենից[5]։ Պրակելտական բառը *isarno- (> др.-ирл. iarn, др.-брет. hoiarn), հավանաբար թվագրվում է «ուժեղ, սուրբ, տիրապետող, գերբնական ուժեր»[6]։ հասկացությունների մասին։ Հունարենում բառը σίδηρος, հնարավոր է վերցվել է նույն աղբյուրից, ինչը սլավոնական լեզուներում էր, գերմաներենում և բալթյան լեզուներում վերցվել է արծաթ բառից[7]։ Բնական երկաթի կարբոնատի անվանումը գալիս է լատին․՝ sidereus - աստղ բառից, իսկապես, առաջին անգամ երկաթը հայտնվելով մարդու ձեռքին ունեցել է երկնաքարային ծագում։ Հնարավոր է նաև որ այդ համընկնումը պատհական չի եղել։ Մասնավորապես, հունարենում բառը նշանակում սիդերիտ (σίδηρος) երկաթի համար և լատիներենից sidus, «աստղ» բառից։
Իզոտոպներ
խմբագրելԲնական երկաթը ունի չորսը կայուն իզոտոպներ. 54Fe (իզոտոպի տարածվածությունը 5,845 %), 56Fe (91,754 %), 57Fe (2,119 %) և 58Fe (0,282 %)։ Հայտնի է ավելի քան 20 անկայուն երկաթի իզոտոպներ հետևյալ զանգվածային թվերով 45-ից 72, որոնցից առավել կայուն է 60Fe իզոտոպը։ 56Fe երկաթի իզոտոպը պատկանում է առավել կայուն միջուկների թվին. հետևյալ բոլոր տարրերը կարող են փոքրացնել էներգիայի կապը մեկ նուկլոնի անկման միջոցով, իսկ բոլոր նախորդ տարրեր, սկզբունքորեն, կարող են նվազեցնել պարտադիր էներգիայի կապը մեկ նուկլոնի սինթեզի միջոցով։
Երկաթի ստացում
խմբագրելԱրդյունաբերությունում երկաթը ստանում են երկաթի հանքաքարից հիմնականում հեմատիտից (Fe2O3) և մագնիտից (FeO·Fe2O3)։ Գոյություն ունեն տարբեր որակական եղանակներ երկաթը հանքաքարից ստանալու համար։ Առավել տարածված եղանակներից է, երբ երկաթը ստանում են բացառապես հրամետաղարտադրական եղանակով՝ դոմնային վառարանում։
Արտադրության առաջին փուլ
խմբագրելԵրկաթը վերականգնում են ածխածնով դոմնային վառարանում 2000 °C ջերմաստիճանում։ Ստանում են ածխածնով կամ ածխածնի օքսիդով օքսիդներից վերականգնման միջոցով։ Վառարանում ածխածինը օքսիդանում է մինչև ածխածնի մոնօքսիդը.
Իր հերթին ածխածնի մոնօքսիդը վերականգնում է երկաթը հանքաքարից։ Որպեսզի հետևյալ ռեակցիան ընթանա արագ, տաքացված շմոլ գազը բաց են թողնում երկաթի(III) օքսիդի վրայով.
Օդում, խոնավության առկայությամբ, հեշտությամբ օքսիդանում է (ժանգոտում է).
Ֆիզիկական հատկություններ
խմբագրելԵրկաթը արծաթափայլ, սպիտակ, պինդ մետաղ է, խտությունը 7,87 գ/սմ3 է, հալման ջերմաստիճանը՝ 1539 °C։ Շնորհիվ ատոմում առկա չզույգված շատ էլեկտրոնների՝ երկաթն ունի պարամագնիսական հատկություն. ձգվում է մագնիսի կողմից։ Այդ մետաղին բնորոշ են արագ մագնիսանալու և ապամագնիսանալու հատկությունները, ինչը հնարավորություն է տալիս երկաթը լայնորեն օգտագործելու էլեկտրատեխնիկայում և էլեկտրոնային սարքերում։ Չափազանց մաքուր երկաթը բավականին կայուն է օդի թթվածնի նկատմամբ, սակայն սովորական մետաղը (խառնուկներ պարունակող) օդում աստիճանաբար ենթարկվում է կերամշակման, մանավանդ խոնավության առկայությամբ.
Քիմիական հատկություններ
խմբագրելՕքսիդացման աստիճանի բնույթ
խմբագրելՕքսիդացման աստիճանը | օքսիդ | Հիդրօքսիդ | Բնույթը | Ծանոթությունը |
---|---|---|---|---|
+2 | FeO | Fe(OH)2 | Թույլ հիմնային | Թույլ վերականգնող |
+3 | Fe2O3 | Fe(OH)3 | Շատ թույլ հիմնային, հաճախ ամֆոտերիկ | Թույլ օքսիդացնող |
+6 | ձեռք չի բերվել | H2FeO4* | Թթու | Ուժեղ օքսիդացնող |
Երկաթի տաքացված լարը թթվածնի մեջ մտցնելիս բուռն այրվում է՝ արձակելով շիկացած շիթեր և վերածվելով, այսպես կոչված, «խառը» օքսիդի՝ Fe3O4.
Ջրածնի հետ երկաթը չի փոխազդում։ Հալոգենների հետ օքսիդանում է մինչև +3 օքսիդացման աստիճան։ Օրինակ՝
Դիտարժան է նաև երկաթի ռեակցիան ծծմբի հետ։ Այդ նյութերի փոշիների խառնուրդը փորձանոթում տաքացնելիս սկսվում է բուռն ջերմանջատիչ ռեակցիա, որի հետևանքով գոյանում է երկաթի սուլֆիդ.
Երկաթը սովորական թթուներից անջատում է ջրածին՝ առաջացնելով երկվալենտ երկաթի աղ։ Օրինակ՝
Օքսիդիչ թթուներից խիտ ծծմբականի հետ չի փոխազդում սովորական ջերմաստիճաններում, ինչը հնարավորություն է տալիս մեծաքանակ թթուն տեղափոխելու երկաթե տարողություններով։ Խիտ ազոտական թթուն ևս չի փոխազդում երկաթի հետ։ Նշված երկու թթուներն էլ պասիվացնում են երկաթը՝ վերջինիս մակերևույթի վրա առաջացնելով օքսիդացման այնպիսի արգասիքներ, որոնք արգելափակում են թթվի անմիջական հպումը մետաղի հետ։ Նոսր ազոտական թթուն, այնուամենայնիվ, փոխազդու է երկաթի հետ.
Երկաթն ակտիվ մետաղ է և կարող է մի շարք մետաղների դուրս մղել իրենց աղերի ջրային լուծույթներից.
Ջրի հետ փոխազդում է միայն շատ բարձր ջերմաստիճաններում (ջրային գոլորշու հետ).
Փոխազդեցությունը թթուների հետ
խմբագրել- Աղաթթվի հետ.
- Նոսր ծծմբական թթվի հետ.
- Խիտ ազոտական և ծծմբական թթուների հետ.
- Երկաթը արյվում է օդում
- Այրումը մաքուր թթվածնով.
Արտաքին հղումներ
խմբագրելՏես նաև
խմբագրելԾանոթագրություններ
խմբագրել- ↑ Карапетьянц М. Х., Дракин С. И. Общая и неорганическая химия: Учебник для вузов. — 4-е изд., стер. — М.: Химия, 2000, ISBN 5-7245-1130-4, с. 529
- ↑ М. Фасмер. Этимологический словарь русского языка. — Прогресс. — 1986. — Т. 2. — С. 42—43.
- ↑ Трубачёв О. Н. Славянские этимологии. // Вопросы славянского языкознания, № 2, 1957.
- ↑ Boryś W. Słownik etymologiczny języka polskiego. — Kraków: Wydawnictwo Literackie. — 2005. — С. 753—754.
- ↑ Мейе А. Основные особенности германской группы языков. — УРСС. — 2010. — С. 141.
- ↑ Matasović R. Etymological Dictionary of Proto-Celtic. — Brill. — 2009. — С. 172.
- ↑ Mallory, J. P., Adams, D. Q. Encyclopedia of Indo-European Culture. — Fitzroy-Dearborn. — 1997. — P. 314.
Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից (հ․ 3, էջ 593)։ |