Электронная формула атома железа в порядке возрастания энергий орбиталей:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6
Электронная формула атома железа в порядке следования уровней:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2
Сокращенная электронная конфигурация Fe:
[Ar] 3d 6 4s 2
Ниже приведена электронно-графическая схема атома железа
Распределение электронов по энергетическим уровням в атоме Fe
1-й уровень (K): 2
2-й уровень (L): 8
3-й уровень (M): 14
4-й уровень (N): 2
Валентные электроны железа
Количество валентных электронов в атоме железа — 8.
ПОЧТИ ИДЕАЛЬНЫЙ ? Обзор Samsung Galaxy S21 FE
Ниже приведены их квантовые числа (N — главное, L — орбитальное, M — магнитное, S — спин)
| s | 4 | +1/2 | ||
| s | 4 | -1/2 | ||
| d | 3 | 2 | -2 | +1/2 |
| d | 3 | 2 | -1 | +1/2 |
| d | 3 | 2 | +1/2 | |
| d | 3 | 2 | 1 | +1/2 |
| d | 3 | 2 | 2 | +1/2 |
| d | 3 | 2 | -2 | -1/2 |
Степени окисления, которые может проявлять железо: +1, +2, +3, +4, +5, +6
Поделитесь информацией с друзьями
Скачать перечень калькуляторов
Источник: your-online.ru
Железо химический элемент
Железо один из наиболее распространенных химических элементов на земле. Еще с древних времен люди научились его использовать для облегчения своего труда. С развитием технологий, сфера применения его значительно расширялась. Если несколько тысяч лет назад железо использовалось лишь для изготовления нехитрых орудий труда используемых для возделывания земли, то сейчас этот химический элемент применяют практически во всех сферах высокотехнологичных производств.
Как писал Плиний Старший. «Железные рудокопы доставляют человеку превосходнейшее и зловреднейшее орудие. Ибо сим орудием прорезываем, мы землю, обрабатываем плодовитые сады и, обрезая дикие лозы с виноградом, понуждаем их каждый год юнеть. Сим орудием выстраиваем домы, разбиваем камни и употребляем железо на все подобные надобности.
Какую галактику выбрать? Samsung Galaxy S22, S22 Plus, S22 Ultra
Но тем же железом производим брани, битвы и грабежи и употребляем оное не только вблизи, но мещем окрыленное вдаль то из бойниц, то из мощных рук, то в виде оперенных стрел. Самое порочнейшее, по мнению моему, ухищрение ума человеческого. Ибо, чтобы смерть скорее постигла человека, соделали ее крылатою и железу придали перья. Того ради да будет вина приписана человеку, а не природе».
Очень часто его используют для изготовления различных сплавов, состав которых в разных соотношениях входит железо. Наиболее известным из таких сплавов является сталь и чугун.
Электричество плавит железо
Свойства сталей разнообразны. Есть стали, предназначенные для долгого пребывания в морской воде, стали, выдерживающие высокую температуру и агрессивное действие горячих газов, стали, из которых делают мягкую увязочную проволоку, и стали для изготовления упругих и жестких пружин.
Такое разнообразие свойств вытекает из разнообразия составов сталей. Так, из стали, содержащей 1% углерода и 1,5% хрома, делают шарикоподшипники высокой стойкости; сталь, содержащая 18% хрома и 89% никеля, — это всем известная «нержавейка», а из стали, содержащей 18% вольфрама, 4% хрома и 1% ванадия, изготовляют токарные резцы.
Выход был найден в начале XX в. Для выплавки металла было предложено использовать тепло электрической дуги. В печь круглого сечения загружали металлолом, заливали чугун и опускали угольные или графитовые электроды. Между ними и металлом в печи («ванне») возникала электрическая дуга с температурой около 4000°С. Металл легко и быстро расплавлялся.
А в такой закрытой электропечи можно создавать любую атмосферу — окислительную, восстановительную или совершенно нейтральную. Иными словами, можно предотвратить выгорание ценных элементов. Так была создана металлургия качественных сталей.
Позднее был предложен еще один способ электроплавки — индукционный. Из физики известно, что если металлический проводник поместить в катушку, по которой проходит ток высокой частоты, то в нем индуцируется ток и проводник нагревается. Этого тепла хватает, чтобы за определенное время расплавить металл. Индукционная печь состоит из тигля, в футеровку которого вделана спираль.
По спирали пропускают ток высокой частоты, и металл в тигле расплавляется. В такой печи тоже можно создать любую атмосферу.
В электрических дуговых печах процесс плавки идет обычно в несколько стадий. Сначала из металла выжигают ненужные примеси, окисляя их (окислительный период). Затем из печи убирают (скачивают) шлак, содержащий окислы этих элементов, и загружают форросплавы — сплавы железа с элементами, которые нужно ввести в металл.
Печь закрывают и продолжают плавку без доступа воздуха (восстановительный период). В результате сталь насыщается требуемыми элементами в заданном количестве. Готовый металл выпускают в ковш и разливают.
Стали, особенно высококачественные, оказались очень чувствительными к содержанию примесей. Даже небольшие количества кислорода, азота, водорода, серы, фосфора сильно ухудшают их свойства — прочность, вязкость, коррозионную стойкость. Эти примеси образуют с железом а другими содержащимися в стали элементами неметаллические соединения, которые вклиниваются между зернами металла, ухудшают его однородность и снижают качество. Так, при повышенном содержании кислорода и азота в сталях снижается их прочность, водород вызывает появление флокенов — микротрещин в металле, которые приводят к неожиданному разрушению стальных деталей под нагрузкой, фосфор увеличивает хрупкость стали на холоде, сера вызывает красноломкость — разрушение стали под нагрузкой при высоких температурах.
В 50-х годах металлурги начали в промышленном масштабе вакуумировать сталь. Ковш с жидким металлом помещают в камеру, из которой откачивают воздух. Металл начинает бурно кипеть и газы из него выделяются. Однако представьте себе ковш с 300 т стали и прикиньте, сколько времени пройдет, пока он прокипит полностью, и насколько за это время охладится металл.
Вам сразу станет ясно, что такой способ годится лишь для небольших количеств стали. Поэтому были разработаны другие, более быстрые и эффективные способы вакуумирования. Сейчас они применяются во всех развитых странах, и это позволило улучшить качество стали. Но требования к ней все росли и росли.
В начале 60-х годов в Киеве, во Всесоюзном институте электросварки им. Е. О. Патона, был разработан способ электрошлакового переплава стали, который очень скоро начали применять во многих странах. Этот способ очень прост. В водоохлаждаемый металлический сосуд — кристаллизатор — помещают слиток металла, который надо очистить, и засыпают его шлаком особого состава.
Затем слиток подключают к источнику тока. На конце слитка возникает электрическая дуга, и металл начинает оплавляться. Жидкая сталь реагирует со шлаком и очищается не только от окислов, но и от нитридов, фосфидов и сульфидов. В кристаллизаторе застывает новый, очищенный от вредных примесей слиток. В 1963 г. за разработку и внедрение метода электрошлакового переплава группа работников Всесоюзного института электросварки во главе с Б. И. Медоваром и Ю. В. Латашом была удостоена Ленинской премии.
По несколько иному пути пошли ученые-металлурги из Центрального научно-исследовательского института черной металлургии им. И. П. Бардина. В содружестве с работниками металлургических заводов они разработали еще более простой способ. Шлаки особого состава для очистки металла расплавляют и выливают в ковш, а затем в этот жидкий шлак выпускают металл из печи.
Шлак перемешивается с металлом и поглощает примеси. Метод этот быстр, эффективен и не требует больших затрат электроэнергии. Его авторы С. Г. Воинов, А. И. Осипов, А. Г. Шалимов и другие в 1966 г. также были удостоены Ленинской премии.
Однако у читателя уже, наверное, возник вопрос: а к чему все эти сложности? Ведь мы уже говорили, что в обычной электрической печи можно создать любую атмосферу. Значит, можно просто откачать из печи воздух и вести плавку в вакууме. Но не спешите в патентное бюро!
Этот способ уже давно был использован в небольших индукционных печах, а в конце 60-х и начале 70-х годов его начали применять и в довольно больших дуговых и индукционных электропечах. Сейчас способы вакуумного дугового и вакуумного индукционного переплава получили довольно широкое распространение в промышленно развитых странах.
Здесь мы описали только основные способы очистки стали от вредных примесей. Существуют десятки их разновидностей. Они помогают металлургам удалить пресловутую ложку дегтя из бочки меда и получить высококачественный металл.
Как получить железо без доменных печей
Выше уже говорилось, что черная металлургия с точки зрения химика — занятие, мягко говоря, нелогичное. Сначала железо насыщают углеродом и другими элементами, а потом тратят много труда и энергии для выжигания этих элементов. Не проще ли сразу восстановить железо из руды.
Ведь именно так и поступали древние металлурги, которые получали размягченное горячее губчатое железо в сыродутных горнах. В последние годы эта точка зрения уже вышла из стадии риторических вопросов и опирается на совершенно реальные и даже осуществленные проекты. Получением железа непосредственно из руды, минуя доменный процесс, занимались еще в прошлом веке.
Тогда этот процесс и получил название прямого восстановления. Однако до последнего времени он не нашел большого распространения. Во-первых, все предложенные способы прямого восстановления были малопроизводительными, а во-вторых, полученный продукт — губчатое железо — был низкокачественным и загрязненным примесями. И все же энтузиасты продолжали работать в этом направлении.
Положение коренным образом изменилось с тех пор, когда в промышленности начали широко использовать природный газ. Он оказался идеальным средством восстановления железной руды. Основной компонент природного газа — метан CH4 разлагают окислением в присутствии катализатора в специальных аппаратах — реформерах по реакции 2СН4 + O2 → 2СО + 2Н2.
Получается смесь восстановительных газов — окиси углерода и водорода. Эта смесь поступает в реактор, в который подается и железная руда. Оговоримся сразу — формы и конструкции реакторов очень разнообразны. Иногда реактором служит вращающаяся трубчатая печь типа цементной, иногда — шахтная печь, иногда — закрытая реторта.
Этим и объясняется разнообразие названий способов прямого восстановления: Мидрекс, Пурофер, Охалата-и-Ламина, СЛ-РН и т. д. Число способов уже перевалило за два десятка. Но суть их обычно одна и та же. Богатое железорудное сырье восстанавливается смесью окиси углерода и водорода.
Но что же делать с полученной продукцией? Из губчатого железа не только хорошего топора — хорошего гвоздя отковать нельзя. Как бы ни была богата исходная руда, чистого железа из нее все равно не получится. По законам химической термодинамики даже восстановить все содержащееся в руде железо не удастся; часть его все равно останется в продукте в виде окислов.
И здесь на помощь нам приходит испытанный друг — электропечь. Губчатое железо оказывается почти идеальным сырьем для электрометаллургии. Оно содержит мало вредных примесей и хорошо плавится.
Итак, опять двухступенчатый процесс! Но это уже другой способ. Выгода схемы прямое восстановление — электропечь состоит в ее дешевизне. Установки прямого восстановления значительно дешевле и потребляют меньше энергии, чем доменные печи. Такая бездоменная технология сталеплавильного производства была заложена в проект Оскольского электрометаллургического комбината.
В нашей стране вблизи Старого Оскола сооружается большой металлургический комбинат, который будет работать именно по такой схеме. Его первая очередь уже введена в эксплуатацию. Заметим, что прямой переплав — не единственный способ применения губчатого железа в черной металлургии. Его можно также использовать вместо металлолома в мартеновских печах, конвертерах и электросталеплавильных печах.
Способ переплава губчатого железа в электропечах бурно распространяется и за рубежом, особенно в странах, располагающих большими запасами нефти и природного газа, т. е. в странах Латинской Америки и Ближнего Востока. Однако, уже исходя из этих соображений (наличия природного газа), пока нет еще оснований считать, что новый способ когда-нибудь полностью вытеснит традиционный двухступенчатый способ доменная печь — сталеплавильный агрегат.
Будущее железа
Железный век продолжается. Примерно 90% всех используемых человечеством металлов и сплавов — это сплавы на основе железа. Железа выплавляется в мире примерно в 50 раз больше, чем алюминия, не говоря уже о прочих металлах. Пластмассы?
Но они в наше время чаще всего выполняют в различных конструкциях самостоятельную роль, а если уж их в соответствии с традицией пытаются ввести в ранг «незаменимых заменителей», то чаще они заменяют цветные металлы, а не черные. На замену стали идут лишь несколько процентов потребляемых нами пластиков.
Сплавы на основе железа универсальны, технологичны, доступны и в массе — дешевы. Сырьевая база этого металла тоже не вызывает опасений: уже разведанных запасов железных руд хватило бы по меньшей мере на два века вперед. Железу еще долго быть фундаментом цивилизации.
Источник: natural-museum.ru
Ряд железа (Fe)
Ряд железа (Fe) . Четвёртый период периодической системы химических элементов получил название восьмого элемента – ряд железа (Fe). Атомный номер железа 26. После алюминия железо один из самых распространённых металлов в земной коре. В виде простого чистого вещества железо это металл серебристо-белого цвета, хорошо вступает в реакцию с кислотами. Железо быстро подвергается коррозии и ржавеет при высокой влажности на воздухе.
В чистом кислороде железо горит. В чистом виде в природе железо встречается редко, чаще всего в составе метеоритов, в которых очень высока доля никеля, в отличие от земных сплавов железа. Распространённость железа в земной коре меньше пяти процентов. Считается, что железо составляет большую часть земного ядра.
В гомеопатии основные темы всех химических элементов ряда железа: рутина, мотор, инструкция к телевизору, ручная сборка автомобиля Bentley или Rolls-Royce, самолёт, танк, защита, обязанность, правила, чувство вины, материальные ценности. Все эти темы объединяет работа по инструкции, без элемента творчества – это всё ряд железа (Fe) . Это учитыватся и для выбора гомеопатического препарата для лечения.
Человек, если его конституциональный тип имеет отношение к ряду железа может 30 лет проработать за одним станком, каждый день делать одну и ту же деталь, чертить на бумаге много параллельных линий или повторять чертежи дорогих автомобилей, космических кораблей, каждый день собирать новый турбовинтовой двигатель или домик из кубиков, всю жизнь служить в армии, точно выполнять указания и инструкции. При этом он будет думать, что его жизнь удалась, он всё делает правильно, всё так и должно быть.
Рутина, монотонная работа, подчинение правилам, уставам и инструкциям для него – норма. Для него инструкция это своего рода это броня, » с инструкцией ему спокойно «, нет необходимости придумывать и конструировать что-то самостоятельно. Чему научили то и делает. Всё у него должно быть основательное, крепкое, как броня, такие же и симптомы.
Такой человек всегда знает, что не может ошибиться, потому что за ним всегда есть контроль качества, как на экзаменах, или придёт бригадир и проверит, а до миллиметра ли я точно сделал деталь. А если деталь во время работы сломается, то не будет моей вины, поскольку я всё сделал по инструкции. Можно развить эту тему дальше, но и так уже всё понятно.
Смысл в том, что в моторе ни одна его деталь не должна рассуждать: » выполнять свою функцию или нет? » Один зубец шестерёнки давит на другой и вызывает его движение, и так далее, чистая рутина. Монотонная работа ряд железа (Fe) никогда не тяготит, для него это норма.
Хороший и точно работающий механизм всегда будет стабильно двигаться вперед. Поэтому, если особенность людей соответствуют этому типу, то подробная инструкция для поддержания направления – это их путь. Японцы оттачивают своё мастерство во всём, доводя его до совершенства, чем бы они не занимались.
Немцы тоже уважают правила и инструкции, поэтому всё делают качественно. Стоит в Берлине перейти дорогу у светофора рядом с зеброй, а не по ней, вам тут же на это укажут окружающие, им не всё равно – все должны соблюдать правила.
Химические элементы четвёртого периода – ряд железа (Fe)
- Калий, Kalium (K) , атомное число 19
- Кальций, Calcium (Ca) , атомное число 20
- Скандий, Scandium (Sc) , атомное число 21
- Титан, Titanium (Ti) , атомное число 22
- Ванадий, Vanadium (V) , атомное число 23
- Хром, Chromium (Cr) , атомное число 24
- Марганец, Manganum (Mn) , атомное число 25
- Железо, Ferrum (Fe) , атомное число 26
- Кобальт, Cobaltum (Co) , атомное число 27
- Никель, Niccolum (Ni) , атомное число 28
- Медь, Cuprum (Cu) , атомное число 29
- Цинк, Zincum (Zn) , атомное число 30
- Галлий, Gallium (Ga) , атомное число 31
- Германий, Germanium (Gr), атомное число 32
- Мышьяк, Arsenicum (As) , атомное число 33
- Селен, Selenium (Se) , атомное число 34
- Бром, Bromum (Br) , атомное число 35
- Криптон, Krypton (Kr) – инертный газ, атомное число 36
Все периоды системы химических элементов
- Первый период – Ряд водорода (H)
- Второй период – Ряд углерода (C)
- Третий период – Ряд кремния (Si)
- Четвёртый период – Ряд железа (Fe)
- Пятый период – Ряд серебра (Ag)
- Шестой период – Ряд золота (Au)
- Шестой период, лантаноиды
- Седьмой период – Ряд урана (U)
- Седьмой период, актиноиды
- Восьмой период (моя разработка для поддержания структуры) – нематериальные объекты, физические поля, излучения
Источник: www.homeo.su