Fer à repasser: Elément

Le fer est l'élément le plus abondant dans la masse sur la terre, elle est abondante à l'intérieur de la terre et il est le quatrième élément le plus abondant dans la croûte. L'abondance de fer est causée par la fusion d'étoiles massives, où la production de nickel-56 est la réaction finale de fusion exothermique, avant effondre l'étoile. Le fer est le produit de désintégration du nickel et lors de l'effondrement de la supernova soufflé dans l'espace.

Au lieu de l'élément en fer de la classification périodique


Le fer est un élément chimique avec le symbole Fe et de numéro atomique 26. Il est un métal de transition et un élément du groupe 16 du tableau périodique. Fer à repasser possède en tant qu'élément de composé chimique, et de nombreuses applications. Fer forme des composés binaires avec les halogènes et les gens de chalcogène. Chalco Gens également appelés oxygénés famille sont les éléments de l'oxygène, le soufre, le sélénium, le tellure. Les composés de gens de chalcogènes lourds sont appelés chalcogénures.

Élément nucléosynthèse l'origine du fer

Fer est faite dans les étoiles chaudes et massives selon le processus suivant:
  • Un noyau de calcium se confond avec un noyau d'hélium, ce qui crée titane instable.
  • Le titane fusionne avec un autre noyau d'hélium, la création de chrome instable.
  • Chrome se confond avec un noyau d'hélium, créant fer instable.
  • Fer fusionné avec un autre noyau d'hélium, créant instable nickel-56.
  • Formation de nickel-56 est la réaction exothermique finale qui offre une résistance à l'effondrement de l'étoile.
  • Nickel-56 se désintègre en instables cobalt-56, qui à son tour se désintègre à stable fer 56 à l'effondrement d'une explosion de supernova dans l'espace étant tiré sur.

Caractéristiques générales de l'élément fer


Les propriétés chimiques de l'élément fer


Les propriétés physiques de l'élément fer


Le point de Curie

A 770 ° C fer est magnétique. Fer passe par la température de Curie, sans modification de la structure cristalline, mais sur un changement se produit dans la «structure de domaine", en particulier dans le spin de l'électron. Dans fer non magnétique, sont toutes les spins d'électrons d'atomes dans la même direction à l'intérieur d'un domaine, mais les domaines adjacents pointant dans des directions différentes et donc d'élévation tourne sur l'autre. Dans le fer aimanté, les spins électroniques de tous les domaines la même orientation, de sorte que l'effet de renforcement de tous les domaines magnétiques uns et des autres et le morceau de fer est magnétique.

Les propriétés mécaniques de l'élément fer


Isotopes de l'élément fer


L'Atomium est un atome de fer fer naturel se compose de quatre isotopes stables: 5,845% de 54Fe, 91,754% des 56 Fe, 2.119% et 0.282% de 57Fe pour 58Fe.
60Fe est un radionucléide éteinte avec la demi-vie, son produit de désintégration ultime est stable nickel-60.
L'isotope de fer la plus courante 56 Fe est d'intérêt pour les scientifiques parce que le point de l'PREV mentionné ci-dessus est fin nucléosynthèse. 56Ni est produite à partir des noyaux plus légers dans le processus de l'alpha dans les réactions nucléaires dans les étoiles massives, le nickel-56 est le terminus de la chaîne de fusion au sein de ces étoiles massives. Cette nickel-56, avec une demi-vie de six jours, ont été réalisés dans ces étoiles, mais se désintègre par deux émission de positons dans les produits de désintégration de supernova dans le nuage, d'abord en cobalt-56 radioactive et ensuite dans stable fer 56.
Fer-56 est un des plus lourds isotopes stables produite dans le processus alpha dans la nucléosynthèse stellaire; Éléments plus lourds que le fer et le nickel nécessitent une supernova pour leur formation. Fer-56 est le métal le plus abondant dans les météorites de fer et dans les noyaux des planètes comme la Terre.

Les isotopes stables de l'élément fer


Spatialement cubique centrée gauche - et les surfaces bonnes centrées structure cristalline cubique

Allotropes de l'élément fer

Le fer est un exemple d'une allotropie en métal. Il existe quatre formes allotropiques de fer, à savoir α alpha, gamma, γ delta δ et ε epsilon.
Si refroidit de fer fondu cristallise à 1538 ° C dans sa forme allotropique de delta δ, qui a une structure cristalline espace cubique centrée. En outre le refroidissement de 1394 ° C, la structure γ variations de gamma, qui est une structure cristalline cubique centrée surfaces de fer de l'austénite. A 912 ° C et inférieure, la structure cristalline est de nouveau dans l'espace cubique centrée, la structure de ferrite alpha.
Alpha et gamma fer
La connaissance des caractéristiques des allotropes de fer est essentiel pour la compréhension des propriétés mécaniques de l'acier et donc pour la fabrication de l'acier.
α-fer, il est la forme la plus stable de fer à des températures normales. Il est une condition assez courante qui peut résoudre seule une petite concentration de carbone.
Au-dessus de 912 ° C à 1400 ° C, α-fer subit une transition de phase à partir KRC KVC à la structure de γ-fer. Ceci est également un métal mou, mais peut dissoudre beaucoup plus de carbone de sorte que les propriétés mécaniques du produit final, en fonction de la teneur en carbone, être entre: dur et mou, cassant et difficile; forte et faible.
Le minerai de fer

La présence de fer

Le fer métallique ne se trouve pas sur la surface de la Terre, parce que l'élément fer a une forte tendance à s'oxyder, ces oxydes sont les minerais les plus importants. Plus de fer dans la croûte de la terre est combiné avec de l'oxygène en minéraux comme l'hématite et de magnétite.
Stock mondial de fer dans l'utilisation est d'environ 2200 kg par habitant population. cela est dans les pays les plus développés en moyenne environ 10 000 kg par habitant population) dans les pays moins développés, environ 2000 kg par habitant population.
Haut-fourneau pour la production de fonte de minerais de fer,

La production de l'élément en fer

La production industrielle de minerai de fer commence, principalement hématite et de la magnétite. Ces minerais sont réduits en métal par traitement avec du carbone sous forme de coke. La réaction est effectuée dans un haut fourneau à des températures d'environ 2000 ° C Le procédé comprend également un calcaire, qui est utilisé pour éliminer les minéraux contenant du silicium dans le minerai. Le coke et le calcaire sont nourris à la partie supérieure du four, environ 4 tonnes par tonne de fer.
Le coke réagit avec l'oxygène dans l'air fourni à l'oxyde de carbone:
  • C 2 + O 2 → CO 2
Le monoxyde de carbone réduit le minerai de fer en fer fondu:
  • Fe2O3 + 3 CO 2 → Fe + 3 CO2
Dans la chaleur du four du flux de calcaire se décompose en oxyde de calcium:
  • CaCO3 → CaO + CO2
L'oxyde de calcium avec du dioxyde de silicium forme un laitier liquide.
  • → CaO + SiO2 CaSiO3
Le laitier fondu flotte à la surface du fer fondu plus dense, et est déchargé à travers l'ouverture dans le côté du four. Le fer est refroidi fond du four et pétoncles ou rouleau de coulée, respectivement moulin et la fonderie d'acier.

Les composés de fer

Fer forme des composés sont principalement dans les états d'oxydation +2 et +3. Les composés de fer et de fer. Fer se produit également dans des états d'oxydation plus élevés, un exemple de ferrate de potassium violet contenant du fer à l'état d'oxydation +6. Le fer est un produit intermédiaire dans de nombreuses réactions d'oxydation biochimique. De nombreux composés organométalliques comprennent les états d'oxydation formels de 1, 0, -1, -2. Il ya aussi des composés à valence mixte qui contiennent du fer et de fer, tels que la magnétite et le bleu de Prusse 3). utilisé comme "bleu" traditionnelle dans les plans.
IJzeroxidie
Comme d'autres éléments du groupe 8, le fer existe dans plusieurs états d'oxydation, -2 à +6. les états 2 et 3 sont les plus communs. Fer élémentaire est trouvé dans les météorites et dans un autre environnement pauvre en oxygène. Surface de fer frais est éclatant, mais oxyde dans l'air à l'oxyde de fer hydraté normale, certains métaux forment une couche protectrice d'oxyde, l'oxyde de fer, cependant, se révèlent et les peelings, laissant le temps de la rouille autre surface sous-jacente. Enfin, le fer est une tache brune sur la terre.
Chlorure de fer hydraté
Les composés de fer produites sur la plus grande échelle dans l'industrie sont le sulfate de fer et le chlorure de fer. Le premier est l'une des sources de fer plus facilement disponibles, mais moins stable que le sel de l'air oxydation Mohr 2Fe 2 ?? 6H2O). Les composés de fer sont dans l'air sont souvent oxydé en composés de fer.
Les composés du fer binaires
Fer réagit avec l'oxygène de l'air pour former divers composés oxyde et hydroxyde; les plus courantes sont l'oxyde de fer et oxyde de fer. L'oxyde de fer existe également, mais est instable à température ambiante. Ces oxydes sont les plus importantes pour la production de minerais de fer. Ils sont également utilisés dans la production de ferrites, de stockage magnétique dans des ordinateurs et des pigments. Le plus connu est le sulfure de pyrite de fer.
Les halogénures ferreux et ferriques binaires sont connus. Les halogénures de fer ferreux sont généralement provoquées par la réaction avec l'acide halogéné correspondant binaire qui conduit à des sels hydratés.
  • Fe + 2 → HX + H2 FEX2

Fer réagit avec le fluor, le chlore et le brome, et donne des halogénures correspondants de fer, le chlorure ferrique, etc:
  • 2 Fe + 3 X2 → 2 FeX3

Bleu de Prusse
Plusieurs complexes de cyanure sont bien connus. L'exemple le plus connu est le bleu de Prusse). Ferricyanure de potassium et de ferrocyanure de potassium sont également connus. Bleu de Prusse est utilisé comme un médicament contre l'empoisonnement par le thallium et le césium radioactif. Il est un précurseur du bleu dans les plans, et a été utilisée dans une forme précoce de la photographie, l'Cyanotypie. Inoxaalzuur Résolu sert comme de l'encre bleu de Prusse. Il est utilisé dans les peintures, dans des rubans pour machines à écrire et papier carbone. Le pigment est non toxique et utilisé dans les produits cosmétiques. De 1970 bleu de Prusse a été de plus en plus remplacé par phtaloblauw.
Ferrocene
Composés carbonylés différents de fer sont bien connus. Le premier est composé de fer pentacarbonyle de fer, Fe 5, qui est utilisé pour la poudre de fer carbonyle, une forme hautement réactive de fer métallique à produire. La décomposition thermique de pentacarbonyle de fer donne le cluster trinucléaire triferrique dodécacarbonyle. Le réactif de Collman, Dinatriumtetracarbonylferraat, est un réactif utile pour la chimie organique; contient du fer à l'état d'oxydation -2. Cyclopentadiénylfer dicarbonyle dimère contient du fer à l'état d'oxydation +1 rare. Ferrocene est un complexe très stable. Le premier composé en sandwich contient un centre de fer par deux ligands cyclopentadiényle reliés par l'ensemble des dix atomes de carbone.

Applications de fer

Fer et acier
Le fer pur est douce, le métal est renforcée par bijmengselen en particulier en carbone. Pour une teneur en carbone comprise entre 0,05% et 2,0%), on parle d'acier. Cochon de fer est produit dans le haut-fourneau en réduisant le minerai de fer avec cokes.Uit le fer brut qui a une haute teneur en carbone. Dans l'aciérie en outre par désoxydation, la teneur en carbone porté au pourcentage désiré et éventuellement d'autres éléments d'alliage ajouté.
Fonte brute a 5.4% de carbone dissous et de petites quantités d'impuretés telles que le soufre, le magnésium, le phosphore et le manganèse. Carbone rend le métal dur et cassant. Cette forme de fer est appelé fonte.
L'acier est en hausse de 2% de carbone. Dans l'installation de l'acier carbone est brûlé, et aussi d'autres impuretés, avec de l'oxygène. D'autres métaux peuvent être ajoutés afin de rendre les alliages d'acier comme souhaité par le client.
Rôle biologique
Le fer joue un rôle important dans la biologie, forme des complexes avec de l'oxygène moléculaire à hémoglobine et la myoglobine. Ces composés assurent le transport de protéine / d'oxygène chez les mammifères.
Le fer est abondant dans la biologie. fer-protéines se trouvent dans tous les organismes vivants. La couleur du sang est causée par l'hémoglobine, une protéine contenant du fer. Les grappes fer-soufre, sont omniprésents et comprennent nitrogénase, les enzymes qui sont responsables de la fixation biologique de l'azote.
Coefficient d'extinction de masse
Le fer est également utilisé pour la protection contre les rayonnements ionisants, il est plus léger et plus fort que matériau de protection comme le plomb. L'inconvénient de fer est la rouille si elle est pas protégé par la peinture, galvanisation ou un revêtement plastique.
Le coefficient d'atténuation de masse est une mesure de la puissance d'un matériau absorbe ou diffuse la lumière par unité de masse. Coefficients d'atténuation de masse sont également définis pour autre radiation électromagnétique telle que rayons X, pour diminuer le bruit ou d'autres rayonnements. Le coefficient d'atténuation de masse est aussi appelé coefficient d'absorption de la masse coefficient d'extinction de masse.
Composés bio-inorganique
Les plus célèbres et les composés étudiés "Bioanorganische" de fer sont des protéines hème: exemples comprennent l'hémoglobine, myoglobine et le cytochrome P450. Ces composés sont liés au transport des gaz, des enzymes et utilisés pour le transfert d'électrons. Protéines métalliques sont un groupe de protéines avec des cofacteurs ions métalliques. Des exemples de métalloprotéines sont ferritinand de fer rubrédoxine. De nombreuses enzymes sont importantes pour la vie comme la catalase et lipoxygenases.
Diverses applications de fer
  • Fer à repasser catalyseurs sont utilisés pour la production d'ammoniac et la conversion du monoxyde de carbone et d'hydrocarbures pour carburants et lubrifiants.
  • La poudre de fer dans un solvant acide a été utilisé dans la réduction du nitrobenzene en aniline de réduction Bechamp.
  • Chlorure de fer est appliqué dans le traitement de l'eau et des eaux usées, dans la teinture de tissu comme un agent colorant dans les peintures, dans les aliments pour animaux, et comme un agent de gravure pour le cuivre dans la fabrication de cartes de circuits imprimés. Les halogénures restants sont généralement limités à des applications de laboratoire.
  • Le sulfate ferreux est utilisé en tant que précurseur pour d'autres composés de fer. Il est également utilisé pour réduire le chromate dans le ciment. Il est utilisé pour enrichir les aliments et le traitement de la carence en fer. Le sulfate ferreux est utilisé dans la résolution de particules minuscules dans l'eau du réservoir des eaux usées. Chlorure de fer est utilisé comme agent floculant dans la réduction de la formation de complexes de fer et des oxydes de fer magnétiques, et en tant qu'agent réducteur dans la synthèse organique.

Santé et nutrition

  • Biodisponibilité: la proportion des nutriments dans le sang et atteint les cellules des tissus des organes de l'organisme.
  • Alimentation riche en fer sont les viandes rouges, les lentilles, les haricots, la volaille, le poisson, les légumes-feuilles, le cresson, les pois chiches, céréales de petit déjeuner enrichies.
  • Fer à repasser en tant que compléments alimentaires est souvent le fumarate de fer et sulfate de fer.
  • La quantité quotidienne recommandée de fer varie selon l'âge, le sexe et la source. Les nourrissons peuvent besoin de suppléments de fer si elles sont nourris au biberon.
  • Les donneurs de sang et les femmes enceintes sont plus à risque de faible teneur en fer et sont souvent invités à compléter leur apport de fer.

L'enregistrement et le stockage du fer dans le corps
  • Acquisition fer est un problème pour les organismes aérobies, car le fer est peu soluble dans un pH presque neutre. Ainsi, les bactéries ont évolué de haute affinité séquestrant lui faire perdre leurs propriétés. Après absorption dans les cellules, les réserves de fer est soigneusement réglementés; Ions de fer libres ne existent pas en tant que telle. Une partie importante de ce régime est la transferrine de protéines, ce qui fixe les ions de fer absorbé du duodénum et transporte les cellules sanguines.
  • L'apport en fer est régulée par l'organisme qui n'a aucun moyen physiologique de séparation. Seules de très petites quantités de fer perdu quotidiennement par la peau, le contrôle de valeurs de fer doivent donc avoir lieu en régulant la consommation. Régulation de l'absorption de fer diminue chez certaines personnes en raison d'un défaut génétique. Chez ces personnes, la consommation excessive de fer peut conduire à, entre autres, l'hémochromatose.
  • IRM établissent que le fer accumule dans l'hippocampe du cerveau de patients atteints de la maladie d'Alzheimer et dans la substance noire dans la maladie de Parkinson.
  • Bactéries vivant dans les coques de navires coulés comme le Titanic biorestauration mangeuse de fer. Cette bactérie acidophiles oxydent le fer.

Toxicité des composés de fer et de fer

Fer élémentaire libre réagit avec des peroxydes dans les radicaux libres, qui sont réactifs et de l'ADN, les dommages aux protéines et cellules. Toxicité se produit dans le fer libre dans la cellule. Le fer peut causer des dommages à, entre autres, le cœur et le foie, avec des conséquences désagréables tels que le coma, état de choc, insuffisance hépatique, et même la mort. 60 milligrammes de fer par poids de corps de kg est considérée comme mortelle.
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