Երկաթ

Կաղապար:Այլ կիրառումներ Կաղապար:Քիմիական տարր Կաղապար:Պարբերական համակարգի տարր Երկաթ, քիմիական նշանը՝ Fe (Կաղապար:Lang-la)։ 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).) 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։

Անվան ծագում

Սլավոներենում *želězo (Կաղապար:Lang-be, Կաղապար:Lang-uk, Կաղապար:Lang-cu, Կաղապար:Lang-bg, Կաղապար:Lang-pl, Կաղապար:Lang-cs, Կաղապար:Lang-sl) ունի հստակ զուգահեռներ Բալթյան Լեզուներ հետ (Կաղապար:Lang-lt, Կաղապար:Lang-lv)։ 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».։ Ռոմանական լեզուներում՝ (Կաղապար:Lang-it, Կաղապար:Lang-fr, Կաղապար:Lang-es, Կաղապար:Lang-pt, Կաղապար:Lang-ro) շարունակվում է Կաղապար:Lang-lat։ Լատրներենում՝ ferrum (< *ferzom), ամենայն հավանականությամբ, վերցված է որոշ արևելյան լեզուներից, երևի փյունիկյան լեզուներից։

Գերմանական լեզուներից երկաթի անվանումը վերցվել է (Կաղապար:Lang-got, Կաղապար:Lang-en, Կաղապար:Lang-de, Կաղապար:Lang-nl, Կաղապար:Lang-da, Կաղապար:Lang-sv) հինականում կելտերենից։ Պրակելտական բառը *isarno- (> др.-ирл. iarn, др.-брет. hoiarn), հավանաբար թվագրվում է «ուժեղ, սուրբ, տիրապետող, գերբնական ուժեր»։ հասկացությունների մասին։ Հունարենում բառը Կաղապար:Lang-grc2, հնարավոր է վերցվել է նույն աղբյուրից, ինչը սլավոնական լեզուներում էր, գերմաներենում և բալթյան լեզուներում վերցվել է արծաթ բառից։ Բնական երկաթի կարբոնատի անվանումը գալիս է Կաղապար:Lang-la - 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

Կաղապար:Հիմնական Բնական 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

Արդյունաբերությունում 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

Երկաթը վերականգնում են ածխածնով դոմնային վառարանում 2000 °C ջերմաստիճանում։ Ստանում են ածխածնով կամ ածխածնի օքսիդով օքսիդներից վերականգնման միջոցով։ Վառարանում ածխածինը օքսիդանում է մինչև ածխածնի մոնօքսիդը.

$\mathrm{𝟤}𝖢\mathsf{+}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}𝖢𝖮$

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

$\mathrm{𝟥}𝖢𝖮\mathsf{+}𝖥{𝖾}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}𝖥𝖾\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}$

$𝖥𝖾\mathsf{+}𝖢\mathsf{\to }𝖥𝖾\mathsf{+}𝖢𝖮$

$𝖥{𝖾}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖢\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}𝖥𝖾\mathsf{+}𝖢𝖮$

Օդում, խոնավության առկայությամբ, հեշտությամբ օքսիդանում է (ժանգոտում է).

$\mathrm{𝟦}𝖥𝖾\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟨}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\to }\mathrm{𝟦}𝖥𝖾\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}$

Ֆիզիկական հատկություններ

Երկաթը 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.

$\mathrm{𝟤}𝖥𝖾\mathsf{+}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}𝖥𝖾\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}$

Քիմիական հատկություններ

Օքսիդացման աստիճանի բնույթ

Օքսիդացման 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.

$\mathrm{𝟥}𝖥𝖾\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }𝖥{𝖾}_{\mathrm{𝟥}}{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}$

Ջրածնի հետ երկաթը չի փոխազդում։ Հալոգենների հետ օքսիդանում է մինչև +3 օքսիդացման աստիճան։ Օրինակ՝

$\mathrm{𝟥}𝖥𝖾\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}𝖥𝖾𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}$

Դիտարժան է նաև երկաթի ռեակցիան ծծմբի հետ։ Այդ նյութերի փոշիների խառնուրդը փորձանոթում տաքացնելիս սկսվում է բուռն ջերմանջատիչ ռեակցիա, որի հետևանքով գոյանում է երկաթի սուլֆիդ.

$𝖥𝖾\mathsf{+}𝖲\mathsf{\to }𝖥𝖾𝖲$

Երկաթը սովորական թթուներից անջատում է ջրածին՝ առաջացնելով երկվալենտ երկաթի աղ։ Օրինակ՝

$𝖥𝖾\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖧𝖢𝗅\mathsf{\to }𝖥𝖾𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}$

$𝖥𝖾\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{\to }𝖥𝖾𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}$

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.

$\mathrm{𝟪}𝖥𝖾\mathsf{+}\mathrm{𝟥}\mathrm{𝟢}𝖧𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\to }\mathrm{𝟪}𝖥𝖾\mathsf{(}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟫}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

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

$𝖥𝖾\mathsf{+}𝖢𝗎𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }𝖥𝖾𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}𝖢𝗎$

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

$\mathrm{𝟥}𝖥𝖾\mathsf{+}\mathrm{𝟦}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\to }𝖥{𝖾}_{\mathrm{𝟥}}{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟦}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}$

Փոխազդեցությունը թթուների հետ

• Աղաթթվի հետ.

$𝖥𝖾\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖧𝖢𝗅\mathsf{\to }𝖥𝖾𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }$

• Նոսր ծծմբական թթվի հետ.

$𝖥𝖾\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{\to }𝖥𝖾𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }$

• Խիտ ազոտական և ծծմբական թթուների հետ.

$\mathrm{𝟤}𝖥𝖾\mathsf{+}\mathrm{𝟨}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{\to }𝖥{𝖾}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{(}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}\mathrm{𝟨}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

• Երկաթը արյվում է օդում

$\mathrm{𝟥}𝖥𝖾\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }𝖥{𝖾}_{\mathrm{𝟥}}{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}$

• Այրումը մաքուր թթվածնով.

$\mathrm{𝟦}𝖥𝖾\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}𝖥{𝖾}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}$

$\mathrm{𝟤}𝖥𝖾\mathsf{+}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}𝖥𝖾𝖮$

$𝖥𝖾\mathsf{+}𝖲\mathsf{\to }𝖥𝖾𝖲$

$\mathrm{𝟤}𝖥𝖾\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}𝖥𝖾𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}$

$\mathrm{𝟤}𝖥𝖾\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖡{𝗋}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}𝖥𝖾𝖡{𝗋}_{\mathrm{𝟥}}$

$\mathrm{𝟥}𝖥𝖾\mathsf{+}\mathrm{𝟦}{𝖨}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }𝖥{𝖾}_{\mathrm{𝟥}}{𝖨}_{\mathrm{𝟪}}$

$\mathrm{𝟨}𝖥𝖾\mathsf{+}{𝖭}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}𝖥{𝖾}_{\mathrm{𝟥}}𝖭$

$𝖥𝖾\mathsf{+}𝖯\mathsf{\to }𝖥𝖾𝖯$

$\mathrm{𝟤}𝖥𝖾\mathsf{+}𝖯\mathsf{\to }𝖥{𝖾}_{\mathrm{𝟤}}𝖯$

$\mathrm{𝟥}𝖥𝖾\mathsf{+}𝖯\mathsf{\to }𝖥{𝖾}_{\mathrm{𝟥}}𝖯$

$\mathrm{𝟥}𝖥𝖾\mathsf{+}𝖢\mathsf{\to }𝖥{𝖾}_{\mathrm{𝟥}}𝖢$

$𝖥𝖾\mathsf{+}𝖲𝗂\mathsf{\to }𝖥𝖾𝖲𝗂$

$\mathrm{𝟥}𝖥𝖾\mathsf{+}\mathrm{𝟦}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\to }𝖥{𝖾}_{\mathrm{𝟥}}{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟦}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }$

$𝖥𝖾\mathsf{+}𝖢𝗎𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{\to }𝖥𝖾𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}𝖢𝗎$

$𝖥𝖾\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖥𝖾𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\to }\mathrm{𝟥}𝖥𝖾𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}$

Արտաքին հղումներ

• Երկաթը Webelements
• Երկաթը հայտնի քիմիական տարրերի գրադարանում
• Երկաթի լուսանկարները «Քիմիա և Քիմիկոսներ» կայքում
• Երկաթը XuMuK.ru կայքում
• Երկաթի հանքավայրեր Կաղապար:Webarchive
• Հիվանդություները մարդու օրգանիզմում, որոնք առաջանում են երկաթի անբավարարության դեպքում

Տես նաև

• Պարբերական աղյուսակ