Кристаллическая решетка железа при комнатной температуре — кубическая объемно центрированная. Это означает, что элементарной ячейкой является куб, во всех вершинах которого, а также в центре — на пересечении пространственных диагоналей — находятся атомы железа. Сколько атомов приходится на объем, равный объему одной элементарной ячейки в кристалле железа. [1]
Кристаллическая решетка железа кубическая. Молярная масса железа А 56 10 — 3 кг / моль. [2]
Кристаллическая решетка железа относится к системе кубических объемно-центрированных решеток. Определите магнитный момент, приходящийся на один атом железа, в магнетонах Бора. [3]
Кристаллическая решетка железа кубическая. [4]
Искажение кристаллической решетки железа , увеличивающееся по мере увеличения разницы в атомных размерах, оказывает влияние на свойства феррита. Практически все элементы при содержании больше 1 % снижают ударную вязкость феррита. Исключение составляет только никель. [5]
Искажение кристаллической решетки железа , увеличивающееся по мере увеличения разницы в атомных размерах, оказывает влияние на свойства феррита. Практически все элементы при содержании больше 1 % снижают ударную вязкость феррита. [7]
Кристаллическая решетка железа
Например, кристаллическая решетка железа имеет кубическую форму, причем различают модификации: центрированный куб Fe a ( фиг. Гексагональная форма решетки свойственна цинку, кадмию и другим цветным металлам ( фиг. [8]
Кислород в кристаллической решетке железа не растворяется, поэтому в стали он присутствует в виде зерен оксидов железа FeO, Fe203 и других элементов. Эти неметаллические включения снижают прочностные и пластические свойства стали. [9]
Углерод, растворенный в гранецентрированной кристаллической решетке железа , понижает температуру ее перекристаллизации в объемно-центрированную. Полная перекристаллизация заканчивается при температуре 727 С. Формирование структуры заканчивается при температуре 727 С, когда еше не распавшийся аустенит переходит в перлит.
Процесс превращения аустенита в перлит протекает за определенный промежуток времени. Наиболее наглядно этот процесс прослеживается на стали, содержащей 0 8 % углерода. Такая сталь до температуры 727 С состоит из одного аустенита.
При температуре 727 С определенное время сталь продолжает иметь структуру аустенита, затем происходит перекристаллизация граиецептрнрованпей кристаллической решетки железа в объемно-центрированную. Сразу же после перекристаллизации внутри объемно-центрированной кристаллической решетки железа остается 0 8 %, углерода, столько же, сколько било внутри гранецентрированной. Однако при температуре 727 С внутри объемно-центрированной кристаллической решетки может быть растворено только 0 025 % углерода. Поэтому избыточный против этого количества углерод выделяется из кристаллической решетки железа. Выделившиеся атомы углерода вступают во взаимодействие с железом, образуя цементит. [10]
Вследствие значительной разницы в кристаллических решетках железа и графита и наличия сильных связей в растворе между железом и углеродом энергетически выгоднее, чем графиту, кристаллизоваться из раствора промежуточной фазе — цементиту. При наличии готовой зародышевой фазы ( с размером не меньше критического) возможна при длительных выдержках, повышенных температурах и медленном охлаждении непосредственная кристаллизация графита ив пересыщенных растворов. [11]
Металлическая кристаллическая решетка
Различие размеров протонов и параметров кристаллической решетки железа ( не менее чем на пять порядков) обусловливает протекание диффузии путем перемещения протонов через междоузлия. [12]
Любое внедрение атомов углерода в кристаллическую решетку железа энергетически не выгодно, так как это приводит к ее деформации и искажению. Скопления атомов углерода могут привести к образованию не пластинчатого, а замкнутого, в виде фуллеренов, строения. [14]
Образовавшийся перенасыщенный раствор углерода в объемно-центрированной кристаллической решетке железа называют мартенситом. [15]
Источник: www.ngpedia.ru
Железо, свойства атома, химические и физические свойства
Железо, свойства атома, химические и физические свойства.
Поделитесь информацией:
55,845(2) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2
Железо — элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 26. Расположен в 8-й группе (по старой классификации — побочной подгруппе восьмой группы), четвертом периоде периодической системы.
Общие сведения:
| 100 | Общие сведения | |
| 101 | Название | Железо |
| 102 | Прежнее название | |
| 103 | Латинское название | Ferrum |
| 104 | Английское название | Iron |
| 105 | Символ | Fe |
| 106 | Атомный номер (номер в таблице) | 26 |
| 107 | Тип | Металл |
| 108 | Группа | Амфотерный, переходный, чёрный металл |
| 109 | Открыт | Известно с глубокой древности |
| 110 | Год открытия | до 5000 года до н.э. |
| 111 | Внешний вид и пр. | Ковкий, вязкий металл серебристо-белого цвета с сероватым оттенком |
| 112 | Происхождение | Природный материал |
| 113 | Модификации | |
| 114 | Аллотропные модификации | 5 аллотропных модификаций железа: |
— α-железо (феррит) с кубической объемно-центрированной кристаллической решёткой и свойствами ферромагнетика,
— β-железо с кубической объёмно-центрированной кристаллической решёткой, отличающееся от α-железа параметрами кристаллической решётки и свойствами парамагнетика. β-железо служит для обозначения α-железа выше точки Кюри (точка Кюри железа 769 °C),
— γ-железо (аустенит) с кубической гранецентрированной кристаллической решёткой,
— δ-железо с кубической объёмно-центрированной кристаллической решёткой,
— β-железо существует в интервале температур от 769 °C до 917 °C и иных стандартных условиях,
— γ-железо (аустенит) существует в интервале температур от 917 °C до 1394 °C и иных стандартных условиях,
— δ-железо существует при температуре выше 1394 °C и иных стандартных условиях,
Свойства атома железа :
| 200 | Свойства атома | |
| 201 | Атомная масса (молярная масса) | 55,845(2) а.е.м. (г/моль) |
| 202 | Электронная конфигурация | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 |
| 203 | Электронная оболочка | K2 L8 M14 N2 O0 P0 Q0 R0 |
Химические свойства железа:
| 300 | Химические свойства | |
| 301 | Степени окисления | -4, -2, -1, 0, +1, +2 , +3 , +4, +5, +6 , +7 |
| 302 | Валентность | II, III |
| 303 | Электроотрицательность | 1,83 (шкала Полинга) |
| 304 | Энергия ионизации (первый электрон) | 762,47 кДж/моль (7,9024681(12) эВ) |
| 305 | Электродный потенциал | Fe 2+ + 2e — → Fe, E o = -0,440 В, |
Fe 3+ + e — → Fe 2+ , E o = +0,771,
Физические свойства железа:
| 400 | Физические свойства | |
| 401 | Плотность | 7,874 г/см 3 (при 0 °C/20 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело), |
6,98 г/см 3 (при температуре плавления 1538 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – жидкость),
10 Па (при 1890 K),
100 Па (при 2091 K),
1 кПа (при 2346 K),
10 кПа (при 2679 K),
Кристаллическая решётка железа:
| 500 | Кристаллическая решётка | |
| 511 | Кристаллическая решётка #1 | α-железо (феррит) |
| 512 | Структура решётки | Кубическая объёмно-центрированная |
Дополнительные сведения:
| 900 | Дополнительные сведения | |
| 901 | Номер CAS | 7439-89-6 |
Примечание:
115* Температура и иные условия перехода аллотропных модификаций железа друг в друга согласно [1]:
— α-железо (феррит) существует при температуре ниже 770 °C и иных стандартных условиях (точка Кюри железа согласно [1] 770 °C),
— β-железо существует в интервале температур от 770 °C до 912 °C и иных стандартных условиях,
— γ-железо (аустенит) существует в интервале температур от 912 °C до 1394 °C и иных стандартных условиях,
— δ-железо существует при температуре выше 1394 °C и иных стандартных условиях,
— ε-железо существует при температуре несколько сотен °C и давлении более 10 ГПа либо при более высоком давлении и иных стандартных условиях.
205* Эмпирический радиус атома железа согласно [1] и [3] составляет 126 пм.
206* Ковалентный радиус железа согласно [1] составляет 132±3 пм (low-spin) и 152±6 пм (high-spin), ковалентный радиус железа согласно [3] [Россия] составляет 117 пм.
402* Температура плавления железа согласно [3] и [4] составляет 1538,85 °C (1812 К, 2801,93 °F) и 1539 °C (1812,15 К, 2802,2 °F) соответственно.
403* Температура кипения железа согласно [4] составляет 2870 °C (3143,15 К, 5198 °F).
407* Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл) железа согласно [3] и [4] составляет 13,8 кДж/моль.
408* Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHкип) железа согласно [4] составляет 350 кДж/моль.
410* Молярная теплоемкость железа согласно [3] составляет 25,14 Дж/(K·моль).
428* Точка Кюри железа согласно [1] составляет 770 °C (1043 K, 1418 °F).
- https://en.wikipedia.org/wiki/Iron
- https://de.wikipedia.org
- https://ru.wikipedia.org/wiki/Железо
- http://chemister.ru/Database/properties.php?dbid=1https://chemicalstudy.ru/zhelezo-svoystva-atoma-himicheskie-i-fizicheskie-svoystva/» target=»_blank»]chemicalstudy.ru[/mask_link]
Какой тип кристаллической решетки у железа?
Известно большое число руд и минералов, содержащих железо. Наибольшее практическое значение имеют красный железняк (гематит, Fe2O3; содержит до 70% Fe), магнитный железняк (магнетит, FeFe2O4, Fe3O4; содержит 72,4% Fe), бурый железняк или лимонит (гётит и гидрогётит, соответственно FeOOH и FeOOH·nH2O).
Гётит и гидрогётит чаще всего встречаются в корах выветривания, образуя так называемые «железные шляпы», мощность которых достигает несколько сотен метров. Также они могут иметь осадочное происхождение, выпадая из коллоидных растворов в озёрах или прибрежных зонах морей. При этом образуются оолитовые, или бобовые, железные руды. В них часто встречается вивианит Fe3(PO4)2·8H2O, образующий чёрные удлинённые кристаллы и радиально-лучистые агрегаты.
В промышленности железо получают из железной руды, в основном из гематита (Fe2O3) и магнетита (FeO·Fe2O3).
Существуют различные способы извлечения железа из руд. Наиболее распространённым является доменный процесс.
Первый этап производства — восстановление железа углеродом в доменной печи при температуре 2000 °C. В доменной печи углерод в виде кокса, железная руда в виде агломерата или окатышей и флюс (например, известняк) подаются сверху, а снизу их встречает поток нагнетаемого горячего воздуха.
Кроме доменного процесса, распространён процесс прямого получения железа. В этом случае предварительно измельчённую руду смешивают с особой глиной, формируя окатыши. Окатыши обжигают, и обрабатывают в шахтной печи горячими продуктами конверсии метана, которые содержат водород.
Водород легко восстанавливает железо, при этом не происходит загрязнения железа такими примесями, как сера и фосфор, которые являются обычными примесями в каменном угле. Железо получается в твёрдом виде, и в дальнейшем переплавляется в электрических печах. Химически чистое железо получается электролизом растворов его солей.
Физические свойства железа:
— γ-железо (аустенит) существует в интервале температур от 917 °C до 1394 °C и нормальных условиях,
— δ-железо существует при температуре выше 1394 °C и нормальных условиях,
ПРИМЕНЕНИЕ
Железо — один из самых используемых металлов, на него приходится до 95 % мирового металлургического производства. Железо является основным компонентом сталей и чугунов — важнейших конструкционных материалов. Железо может входить в состав сплавов на основе других металлов — например, никелевых.
Магнитная окись железа (магнетит) — важный материал в производстве устройств долговременной компьютерной памяти: жёстких дисков, дискет и т. п. Ультрадисперсный порошок магнетита используется во многих чёрно-белых лазерных принтерах в смеси с полимерными гранулами в качестве тонера. Здесь одновременно используется чёрный цвет магнетита и его способность прилипать к намагниченному валику переноса.
Уникальные ферромагнитные свойства ряда сплавов на основе железа способствуют их широкому применению в электротехнике для магнитопроводов трансформаторов и электродвигателей. Хлорид железа(III) (хлорное железо) используется в радиолюбительской практике для травления печатных плат. Семиводный сульфат железа (железный купорос) в смеси с медным купоросом используется для борьбы с вредными грибками в садоводстве и строительстве. Железо применяется в качестве анода в железо-никелевых аккумуляторах, железо-воздушных аккумуляторах. Водные растворы хлоридов двухвалентного и трёхвалентного железа, а также его сульфатов используются в качестве коагулянтов в процессах очистки природных и сточных вод на водоподготовке промышленных предприятий.
Железо
Чистое железо (99,97%), очищенное методом электролиза
— ковкий металл серебристо-белого цвета с высокой химической реакционной способностью: железо быстро корродирует при высоких температурах или при высокой влажности на воздухе. В чистом кислороде железо горит, а в мелкодисперсном состоянии самовозгорается и на воздухе. Обозначается символом Fe (лат. Ferrum). Один из самых распространённых в земной коре металлов (второе место после алюминия).
СТРУКТУРА
Две модификации кристаллической решетки железа
Для железа установлено несколько полиморфных модификаций, из которых высокотемпературная модификация — γ-Fe(выше 906°) образует решетку гранецентрированного куба типа Сu (а0 = 3,63), а низкотемпературная — α-Fe-решетку центрированного куба типа α-Fe (a0 = 2,86). В зависимости от температуры нагрева железо может находиться в трех модификациях, характеризующихся различным строением кристаллической решетки:
При охлаждении жидкого железа первичные кристаллы (центры кристаллизации) возникают одновременно во многих точках охлаждаемого объема. При последующем охлаждении вокруг каждого центра надстраиваются новые кристаллические ячейки, пока не будет исчерпан весь запас жидкого металла. В результате получается зернистое строение металла. Каждое зерно имеет кристаллическую решетку с определенным направлением его осей. При последующем охлаждении твердого железа при переходах д-феррита в аустенит и аустенита в а-феррит могут возникать новые центры кристаллизации с соответствующим изменением величины зерна
Источник: arfa-metal.ru