Դիտել Երկաթ էջի վիքիկոդը

{{Այլ կիրառումներ|Երկաթ (այլ կիրառումներ)}}
{{Քիմիական տարր
| անվանում =Երկաթ / Ferrum (Fe)
| համար = 26
| սիմվոլ =Fe
| վերևից =
| ներքևից =[[Ռութենիում|Ru]]
| խումբ = 8
| պարբերություն = 4
| բլոկ =d
| արտաքին տեսք =[[Պատկեր:Iron electrolytic and 1cm3 cube.jpg|220px|Ուլտրամաքուր երկաթ]] Կռելի, արծաթափայլ, սպիտակ, պինդ մետաղ է
| պատկեր =
| ատոմային զանգված =55,847(2)
| կոնֆիգուրացիա =[Ar] 3d<sup>6</sup> 4s<sup>2</sup>
| էլեկտրոնային թաղանթ =
| ատոմի շառավիղ =140
| կովալենտային շառավիղ = 125 
| Վան-դեր-Վալսի շառավիղ = ...
| իոնի շառավիղ =
| էլեկտրաբացասականություն =
| ջերմունակություն = 25,14
| էլեկտրոդային պոտենցիալ=Fe←Fe<sup>3+</sup> −0,04 В<br />Fe←Fe<sup>2+</sup> −0,44 В
| օքսիդացման աստիճան= +2, +3
| իոնիզացման էներգիա 1 =
| իոնիզացման էներգիա 2 =
| իոնիզացման էներգիա 3 =
| ֆազ =
| խտություն =7,874 
| խտություն2 =
| խտություն3 =
| խտություն հջ =
| հալման ջերմաստիճան =1812 Կ (1538,85 ° C) 
| եռման ջերմաստիճան =3134 
| կրիտիկական կետ Կ =
| հալման ջերմունակություն =
| հալման ջերմունակություն2 =
| գոլորշիացման ջերմունակություն =6088 կՋ/կգ ~ 340 
| ջերմունակության = 
| ջերմունակություն2 =
| մոլային ծավալ = 7.1 
| հագեցած գոլորշի =
| ճնշում հգ 1 =
| ճնշում հգ 10 =
| ճնշում հգ 100 =
| ճնշում հգ 1 k =
| ճնշում հգ 10 k =
| ճնշում հգ 100 k =
| բյուրեղացանցի կառուցվածք = խորանարդ
| բյուրեղացանցի տվյալներ = 2,866
| C/a հարաբերություն =
| Դեբայի ջերմաստիճան =460
| մագնիսական կառուցվածք =
| տեսակարար դիմադրություն =
| ջերմահաղորդականություն =80.4 
| ջերմաստիճանահաղորդականություն =
| ջերմային ընդարձակում =
| ձայնի արագություն =
| Յունգի մոդուլ =
| CAS համար =
| արգելվող գոտի =
| իզոտոպներ =
| իզոտոպներ լրացումներ =
}}
{{Պարբերական համակարգի տարր|align=center|fontsize=100%|number=26}}
'''Երկաթ''', քիմիական նշանը՝ '''Fe''' ({{lang-la|Ferrum}})։ Երկաթը d-տարր է, [[պարբերական համակարգ]]ի ութերորդ խմբի երկրորդական ենթախմբում է, ատոմային համարը՝ 26։ Այն սպիտակ-արծաթափայլ մետաղ է։ Ատոմի էլեկտրոնային բանաձևն է 1s<sup>2</sup>2s<sup>2</sup>2p<sup>6</sup>3s<sup>2</sup>3p<sup>6</sup>3d<sup>6</sup>4s<sup>2</sup>։ 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<ref>''[[Карапетьянц, Михаил Христофорович|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</ref>).) հետո։ Ազատ վիճակում երբեմն հանդիպում է միայն որոշ երկաթաքարերի տեսքով։ Գտնվում է հիմնականում օքսիդային հանքաքարերում, որոնցից կարևորներն են գորշ [[երկաթաքար]]ը (լիմոնիտ)(Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> . nH<sub>2</sub>O), կարմիր երկաթաքարը (հեմատիտ)(Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>), մագնիսական երկաթաքարը (մագնետիտ) (Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>), [[սիդերիտ]]ը (FeCO<sub>3</sub>), պիրիտ (հրաքար)՝ FeS<sub>2</sub> և այլն։ Մարդու օրգանիզմում կա ~ 3գ երկաթ տարր գերազանցապես հեմոգլոբինի բաղադրության մեջ։

== Անվան ծագում ==
Սլավոներենում ''*želězo'' ({{lang-be|жалеза}}, {{lang-uk|залізо}}, {{lang-cu|желѣзо}}, {{lang-bg|желязо}}, {{lang-pl|żelazo}}, {{lang-cs|železo}}, {{lang-sl|železo}}) ունի հստակ զուգահեռներ [[Բալթյան լեզուների|Բալթյան Լեզուներ]] հետ ({{lang-lt|geležis}}, {{lang-lv|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 «[[Բնական քար|քար]]»<ref>{{ռուսերեն գիրք|автор=М. Фасмер.|заглавие=Этимологический словарь русского языка|том=2|издание=Прогресс|год=1986|страницы=42—43}}</ref><ref>''Трубачёв О. Н.'' Славянские этимологии. // Вопросы славянского языкознания, № 2, 1957.</ref>.<ref>{{ռուսերեն գիրք|автор=Boryś W.|заглавие=Słownik etymologiczny języka polskiego|издание=Kraków: Wydawnictwo Literackie|год=2005|страницы=753—754}}</ref>։ Ռոմանական լեզուներում՝ ({{lang-it|ferro}}, {{lang-fr|fer}}, {{lang-es|hierro}}, {{lang-pt|ferro}}, {{lang-ro|fier}}) շարունակվում է {{lang-lat|ferrum }}։ Լատրներենում՝ ferrum (< ''*ferzom''), ամենայն հավանականությամբ, վերցված է որոշ արևելյան լեզուներից, երևի փյունիկյան լեզուներից։

Գերմանական լեզուներից երկաթի անվանումը վերցվել է ({{lang-got|eisarn}}, {{lang-en|iron}}, {{lang-de|Eisen}}, {{lang-nl|ijzer}}, {{lang-da|jern}}, {{lang-sv|järn}}) հինականում կելտերենից<ref>{{ռուսերեն գիրք|автор=Мейе А.|заглавие=Основные особенности германской группы языков|издание=УРСС|год=2010|страницы=141}}</ref>։ Պրակելտական բառը ''*isarno-'' (> др.-ирл. iarn, др.-брет. hoiarn), հավանաբար թվագրվում է «ուժեղ, սուրբ, տիրապետող, գերբնական ուժեր»<ref>{{ռուսերեն գիրք|автор=Matasović R.|заглавие=Etymological Dictionary of Proto-Celtic|издание=Brill|год=2009|страницы=172}}</ref>։ հասկացությունների մասին։ Հունարենում բառը {{lang-grc2|σίδηρος}}, հնարավոր է վերցվել է նույն աղբյուրից, ինչը սլավոնական լեզուներում էր, գերմաներենում և բալթյան լեզուներում վերցվել է արծաթ բառից<ref>{{ռուսերեն գիրք|автор=Mallory, J. P., Adams, D. Q.|заглавие=Encyclopedia of Indo-European Culture|издание=Fitzroy-Dearborn|год=1997|pages=314}}</ref>։ Բնական երկաթի կարբոնատի անվանումը գալիս է {{lang-la|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 ==
{{Հիմնական|Երկաթի իզոտոպներ}}
Բնական երկաթը ունի չորսը կայուն իզոտոպներ. <sup>54</sup>Fe (իզոտոպի տարածվածությունը 5,845 %), <sup>56</sup>Fe (91,754 %), <sup>57</sup>Fe (2,119 %) և <sup>58</sup>Fe (0,282 %)։ Հայտնի է ավելի քան 20 անկայուն երկաթի իզոտոպներ հետևյալ զանգվածային թվերով 45-ից 72, որոնցից առավել կայուն է <sup>60</sup>Fe իզոտոպը։ <sup>56</sup>Fe 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 ==
Արդյունաբերությունում երկաթը ստանում են երկաթի հանքաքարից հիմնականում հեմատիտից (Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>) և մագնիտից (FeO·Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>)։ 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 =====
Երկաթը վերականգնում են ածխածնով դոմնային վառարանում 2000&nbsp;°C ջերմաստիճանում։ Ստանում են ածխածնով կամ ածխածնի օքսիդով օքսիդներից վերականգնման միջոցով։ Վառարանում ածխածինը օքսիդանում է մինչև ածխածնի մոնօքսիդը.
: <math>\mathsf{2C + O_2  \rightarrow 2CO}</math>

Իր հերթին ածխածնի մոնօքսիդը վերականգնում է երկաթը հանքաքարից։ Որպեսզի հետևյալ ռեակցիան ընթանա արագ, տաքացված շմոլ գազը բաց են թողնում երկաթի(III) օքսիդի վրայով.

: <math>\mathsf{3CO + Fe_2O_3  \rightarrow 2Fe + 3CO_2}</math>

: <math>\mathsf{Fe + C  \rightarrow Fe + CO}</math>

: <math>\mathsf{Fe_2O_3 + 3C \rightarrow 2Fe + CO}</math>
Օդում, խոնավության առկայությամբ, հեշտությամբ օքսիդանում է (ժանգոտում է).
: <math>\mathsf{4Fe + 3O_2 + 6H_2O \rightarrow 4Fe(OH)_3}</math>

== Ֆիզիկական հատկություններ ==
Երկաթը արծաթափայլ, սպիտակ, պինդ մետաղ է, խտությունը 7,87 գ/սմ<sup>3</sup> է, հալման ջերմաստիճանը՝ 1539&nbsp;°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.
: <math>\mathsf{2Fe + O_2 + 2H_2O \rightarrow 2Fe(OH)_2 }</math>

== Քիմիական հատկություններ ==
===== Օքսիդացման աստիճանի բնույթ =====
{| class="wikitable"
|-
! Օքսիդացման աստիճանը !! օքսիդ !! Հիդրօքսիդ !! Բնույթը !! Ծանոթությունը 
|-
| +2 || FeO || Fe(OH)<sub>2</sub> || Թույլ հիմնային ||Թույլ վերականգնող
|-
| +3 || Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> || Fe(OH)<sub>3</sub> || Շատ թույլ հիմնային, հաճախ ամֆոտերիկ || Թույլ օքսիդացնող
|-
| +6 || ձեռք չի բերվել|| H<sub>2</sub>FeO<sub>4</sub><sup>*</sup> || Թթու || Ուժեղ օքսիդացնող
|}
Երկաթի տաքացված լարը թթվածնի մեջ մտցնելիս բուռն այրվում է՝ արձակելով շիկացած շիթեր և վերածվելով, այսպես կոչված, «խառը» օքսիդի՝ Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>. 
: <math>\mathsf{3Fe + 2O_2  \rightarrow Fe_3O_4}</math>
Ջրածնի հետ երկաթը չի փոխազդում։ Հալոգենների հետ օքսիդանում է մինչև +3 օքսիդացման աստիճան։ Օրինակ՝ 
: <math>\mathsf{3Fe + 3Cl_2  \rightarrow 2FeCl_3}</math>
Դիտարժան է նաև երկաթի ռեակցիան ծծմբի հետ։ Այդ նյութերի փոշիների խառնուրդը փորձանոթում տաքացնելիս սկսվում է բուռն ջերմանջատիչ ռեակցիա, որի հետևանքով գոյանում է երկաթի սուլֆիդ.
: <math>\mathsf{Fe + S  \rightarrow FeS}</math>
Երկաթը սովորական թթուներից անջատում է ջրածին՝ առաջացնելով երկվալենտ երկաթի աղ։ Օրինակ՝
: <math>\mathsf{Fe + 2HCl  \rightarrow FeCl_2 + H_2}</math>

: <math>\mathsf{Fe + H_2SO_4  \rightarrow FeSO_4 + H_2}</math>
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.

: <math>\mathsf{8Fe + 30HNO_3  \rightarrow 8Fe(NO_3)_3 + 3NH_4NO_3 + 9H_2O}</math>

Երկաթն ակտիվ մետաղ է և կարող է մի շարք մետաղների դուրս մղել իրենց աղերի ջրային լուծույթներից.

: <math>\mathsf{Fe + CuCl_2  \rightarrow FeCl_2 + Cu}</math>

Ջրի հետ փոխազդում է միայն շատ բարձր ջերմաստիճաններում (ջրային գոլորշու հետ).

: <math>\mathsf{3Fe + 4H_2O  \rightarrow Fe_3O_4 + 4H_2}</math>

===== Փոխազդեցությունը թթուների հետ =====
*Աղաթթվի հետ.
:: <math>\mathsf{Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2\uparrow}</math>
* Նոսր ծծմբական թթվի հետ.
:: <math>\mathsf{Fe + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2\uparrow}</math>
* Խիտ ազոտական և ծծմբական թթուների հետ. 
:: <math>\mathsf{2Fe + 6H_2SO_4 \rightarrow Fe_2(SO_4)_3 + 3SO_2\uparrow + 6H_2O}</math>
* Երկաթը արյվում է օդում
:: <math>\mathsf{3Fe + 2O_2 \rightarrow Fe_3O_4}</math>
* Այրումը մաքուր թթվածնով.
:: <math>\mathsf{4Fe + 3O_2 \rightarrow 2Fe_2O_3}</math>

:: <math>\mathsf{2Fe + O_2 \rightarrow 2FeO}</math>

:: <math>\mathsf{Fe + S \rightarrow FeS}</math>

:: <math>\mathsf{2Fe + 3Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3}</math>

:: <math>\mathsf{2Fe + 3Br_2 \rightarrow 2FeBr_3}</math>
:: <math>\mathsf{3Fe + 4I_2 \rightarrow Fe_3I_8}</math>

:: <math>\mathsf{6Fe + N_2 \rightarrow 2Fe_3N}</math>
:: <math>\mathsf{Fe + P \rightarrow FeP}</math>
:: <math>\mathsf{2Fe + P \rightarrow Fe_2P}</math>
:: <math>\mathsf{3Fe + P \rightarrow Fe_3P}</math>

:: <math>\mathsf{3Fe + C \rightarrow Fe_3C}</math>
:: <math>\mathsf{Fe + Si \rightarrow FeSi}</math>
:: <math>\mathsf{3Fe + 4H_2O \rightarrow Fe_3O_4 + 4H_2\uparrow}</math>

:: <math>\mathsf{Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu}</math>

:: <math>\mathsf{Fe + 2FeCl_3 \rightarrow 3FeCl_2}</math>

== Արտաքին հղումներ ==
* [http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Fe/key.html Երկաթը Webelements]
* [http://n-t.ru/ri/ps/pb026.htm Երկաթը հայտնի քիմիական տարրերի գրադարանում]
* [http://chemistry-chemists.com/N3_2012/U3/img/Fe1.html Երկաթի լուսանկարները «Քիմիա և Քիմիկոսներ» կայքում]
* [http://www.xumuk.ru/encyklopedia/1527.html Երկաթը XuMuK.ru կայքում]
* [http://www.uralgold.ru/otherPI_Fe.html Երկաթի հանքավայրեր] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20070928011901/http://www.uralgold.ru/otherPI_Fe.html |date=2007-09-28 }}
* [http://nauka.relis.ru/08/0412/08412112.htm Հիվանդություները մարդու օրգանիզմում, որոնք առաջանում են երկաթի անբավարարության դեպքում]

== Տես նաև ==
* [[Պարբերական աղյուսակ]]

== Ծանոթագրություններ ==
{{ծանցանկ}}
{{ՀՍՀ|հատոր=3|էջ=593}}
{{Փոքր պարբերական աղյուսակ}}

[[Կատեգորիա:Մետաղներ]]
[[Կատեգորիա:Անցումային մետաղներ]]
[[Կատեգորիա:Երկաթ]]
[[Կատեգորիա:Քիմիական տարրեր]]