Фізичні та хімічні властивості заліза. Застосування заліза. Руйнування (іржавіння) заліза в природних умовах
Фізичні властивості заліза залежать від супеню його чистоти. Чисте залізо є досить пластичним металом сріблясто-білого кольору. Густина заліза становить 7,87 г/см3. Температура плавлення становить 1539°С. На відміну від багатьох інших металів, залізо виявляє магнітні властивості.
Чисте залізо на повітрі є досить стійким. У практичній діяльності залізо, що застосовується, містить домішки. При нагріванні залізо є досить активним відносно багатьох неметалів. Розглянемо хімічні властивості заліза на прикладі взаємодії з типовими неметалами: киснем та сіркою.
При згорянні заліза у кисні утворюється сполука Феруму з Оксигеном, яка отримала назву залізна окалина. Реакція супроводжується виділенням тепла та світла. Складемо рівняння хімічної реакції:
3Fe + 2O2 = Fe3O4
При нагріванні залізо бурхливо реагує з сіркою з утворенням ферум (II) сульфіду. Реакція також супроводжується виділенням тепла та світла. Складемо рівняння хімічної реакції:
Fe + S = FeS
Залізо широко застосовується в промисловості та побуті. Залізний вік – епоха в розвитку людства, яка почалася на початку першого тисячоліття до нашої ери у зв’язку з розповсюдженням виплавлення заліза та виготовлення залізного знаряддя праці та військової зброї. Залізний вік прийшов на зміну бронзовому віку. Сталь уперше з’явилася в Індії у десятому столітті до нашої ери, чавун – тільки у середні віки. Чисте залізо використовують для виготовлення сердечників трансформаторів і електромагнітів, а також у виробництві спеціальних сплавів. Найбільше на практиці використовують сплави заліза: чавун і сталь. Чавун застосовується у виробництві лиття та сталі, сталь – як конструкційний та інструментальний матеріали, які виявляють стійкість до корозії.
Під впливом кисню повітря та вологи залізні сплави перетворюються на іржу. Продукт іржавіння можна описати хімічною формулою Fe2O3·хH2O. Одна шоста частина чавуну, що виплавляється, гине від іржавіння, тому питання боротьби з корозією є досить актуальним. Методи захисту від корозії досить різноманітні. Найважливіші з них: захист поверхні металу покриттям, створення сплавів з антикорозійними властивостями, електрохімічні засоби, зміна складу середовища. Захисні покриття поділяють на дві групи: металічні (покриття заліза цинком, хромом, нікелем, кобальтом, міддю) та неметалічні (лаки, фарби, пластмаси, гума, цемент). При введенні до складу сплавів спеціальних добавок одержують нержавіючу сталь.