ЖЕЛЕЗО

Fe (ferrum),

химический элемент VIIIB подгруппы периодической системы элементов, металл, член триады железа (Fe, Co, Ni). Железо самородное редко встречается в природе, главным образом в минералах феррит, аваруит и метеоритах (т.н. метеоритное железо, которое содержит более 90% Fe). В соединениях с кислородом и другими элементами широко распространено в составе многих минералов и руд. По распространенности в земной коре (5,00%) это третий (после кремния и алюминия) элемент; считается, что земное ядро состоит в основном из железа. Основные минералы — гематит (красный железняк) Fe2O3; лимонит Fe2O3*nH2O (n = 1 — 4), содержащийся, например, в болотной руде; магнетит (магнитный железняк) Fe3O4 и сидерит FeCO3. Наиболее распространенным минералом железа, не являющимся, однако, источником его получения, является пирит (серный колчедан, железный колчедан) FeS2, который иногда называют за его желтый блеск золотом дураков или кошачьим золотом, хотя он в действительности часто содержит небольшие примеси меди, золота, кобальта и других металлов. СВОЙСТВА ЖЕЛЕЗА

Атомный номер 26 Атомная масса 55,847 Изотопы

стабильные 54, 56, 57, 58 нестабильные 52, 53, 55, 59

Температура плавления, ° С 1535 Температура кипения, ° С 3000 Плотность, г/см3 7,87 Твердость (по Моосу) 4,0-5,0 Содержание в земной коре, % (масс.) 5,00 Степень окисления

характерная +2, +3 прочие значения +1, +4, +6

Железо (элементное) известно и используется с доисторических времен. Первые изделия из железа, вероятно, были изготовлены из метеоритного железа в виде амулетов, драгоценностей и рабочего инструмента. Около 3500 лет назад человек открыл способ восстановления красной земли, содержащей оксид железа, в металл. С тех пор из железа было изготовлено огромное количество различных изделий. Оно сыграло важную роль в развитии материальной культуры человечества

(см. также ЖЕЛЕЗНЫЙ ВЕК; МЕТАЛЛЫ ЧЕРНЫЕ).

В наши дни железо в основном (95%) выплавляют из руд в виде чугунов и сталей и в сравнительно небольших количествах получают восстановлением металлизованных окатышей, а чистое железо — термическим разложением его соединений или электролизом солей. Железо — один из самых пригодных к эксплуатации металлов в сплаве с углеродом (сталь, чугун) — высокопрочная основа конструкционных материалов. Как материал, обладающий магнитными свойствами, железо используется для сердечников электромагнитов и якорей электромашин, а также в качестве слоев и пленок на магнитных лентах. Чистое железо — катализатор в химических процессах, компонент лекарственных средств в медицине. Железо является существенным химическим компонентом организмов многих позвоночных, беспозвоночных и некоторых растений. Оно входит в состав гема (пигмента эритроцитов — красных кровяных клеток) гемоглобина крови, мышечных тканей, костного мозга, печени и селезенки. Каждая молекула гемоглобина содержит 4 атома железа, которые способны создавать обратимую и непрочную связь с кислородом, образуя оксигемоглобин. Кровь, содержащая оксигемоглобин, циркулирует по телу, поставляя кислород к тканям для клеточного дыхания. Поэтому железо необходимо для дыхания и образования красных кровяных клеток. Миоглобин (или мышечный гемоглобин) снабжает кислородом мышцы. Общее количество железа в человеческом теле (средней массы 70 кг) составляет 3-5 г. Из этого количества 65% Fe находится в гемоглобине. От 10 до 20 мг Fe ежедневно требуется для обеспечения нормального метаболизма среднего взрослого. Красное мясо, яйца, желток, морковь, фрукты, любая пшеница и зеленые овощи в основном обеспечивают организм железом при нормальном питании; при анемии, связанной с недостатком железа в организме, принимают лекарственные препараты железа. См. также АНЕМИЯ; КРОВЬ.

Свойства. Металлическое железо представляет собой серовато-белое блестящее твердое пластичное вещество. Железо кристаллизуется в трех модификациях (a, g, d). a-Fe имеет объемноцентрированную кубическую кристаллическую решетку, химически устойчиво до 910° С. При 910° С a-Fe переходит в g-Fe, стабильное в интервале 910-1400° С; g-Fe кристаллизуется в гранецентрированной кубической кристаллической решетке (см. также АЛЛОТРОПИЯ). При температуре выше 1400° С образуется d-Fe с решеткой, в основном аналогичной решетке a-Fe. Железо — ферромагнетик, оно легко намагничивается, но теряет магнитные свойства при снятии магнитного поля. С повышением температуры магнитные свойства железа ухудшаются и выше 769° С оно практически не поддается намагничиванию (иногда железо в интервале 769-910° С называют b-Fe); g-Fe не является магнитным материалом. С химической точки зрения железо — довольно активный металл, проявляет характерные степени окисления +2, +3, реже +1, +4, +6. Непосредственно соединяется с некоторыми элементами, с S образует FeS — сульфид железа(III), с галогенами, кроме иода, — галогениды железа(III), такие, как FeCl3. Легко окисляется; с кислородом дает оксиды FeO, Fe2O3, Fe3O4 (FeO + Fe2O3), легко корродирует (ржавеет). Вытесняет водород из паров воды при высокой температуре. Растворяется в разбавленных кислотах (например, HCl, H2SO4, HNO3), вытесняя водород и образуя соли Fe(II) (соответственно FeCl2, FeSO4, Fe(NO3)2). В умеренно концентрированных H2SO4 и HNO3 железо растворяется с образованием солей Fe(III), а в сильноконцентрированных — пассивируется и не реагирует. Пассивность железа, по-видимому, объясняется образованием на его поверхности пленки оксида железа, которая, однако, легко разрушается при простом соскабливании. Ржавление железа (атмосферная коррозия железа) — это окисление его кислородом воздуха. Реакция происходит в присутствии ионов солей, растворенных в воде, и ионов, образующихся при диссоциации угольной кислоты — продукта взаимодействия атмосферного углекислого газа и влаги. В результате образуется рыхлая ржавчина красного цвета, или гидратированный оксид состава Fe2O3*nH2O.

См. также КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ.

Соединения. Соли железа(II) обычно зеленого цвета, легко окисляются на воздухе. Кристаллогидрат хлорида железа FeCl2Ч4H2O быстро впитывает влагу из окружающей среды. Его используют как протраву в текстильной промышленности и как вяжущее в медицине. Кристаллогидрат сульфата железа(II) FeSO4*7H2O (железный купорос) применяют в производстве чернил, красок, пигментов и как дезинфицирующее средство. При кристаллизации сульфата железа из раствора, содержащего также сульфат аммония, образуется двойной сульфат железа и аммония, или соль Мора FeSO4*(NH4)2*6H2O, устойчивая к окислению на воздухе; ее используют для получения растворов, содержащих ионы Fe(II), пригодные для длительного хранения. Соли Fe(III), обычно красного или желтого цвета, легко восстанавливаются и гидролизуются, образуя кислые растворы. Растворы FeCl3 в спирте или в воде используют для остановки кровотечения или как тонизирующие. FeCl3 применяют также в технологии пигментов и чернил и как протраву при крашении и набивке текстиля. Мелкодисперсный оксид железа(III) Fe2O3 (румяна, или венецианский кармин) — готовый абразив или пигмент.

Комплексные соединения. Ионы Fe(II) и Fe(III) образуют комплексные анионы, например гексацианоферрат(II)-ион Fe(CN)64- и гексацианоферрат(III)-ион Fe(CN)63-. Берлинская лазурь (синий пигмент) — гексацианоферрат(II) железа(III) Fe4[[Fe(CN)6]]3, турнбулева синь (также синий пигмент) — гексацианоферрат(III) железа(II) Fe3[[Fe(CN)6]]2. Комплексные ионы железа часто используют для обнаружения ионов железа(II) и железа(III) по результатам образования окрашенных комплексных соединений. Они применяются также в светокопировальной технике (цианотипная бумага): бумагу пропитывают раствором соли железа(III) и высушивают. При наложении на нее чертежа, выполненного на кальке, и выдержке на свету Fe(III) восстанавливается на освещенных местах до Fe(II) и после проявления бумаги в растворе гексацианоферрата образует комплексное соединение, окрашивающее засвеченные места бумаги в синий цвет. Цианотипная бумага передает изображение белыми линиями на синем фоне.

См. также ЭЛЕМЕНТЫ ХИМИЧЕСКИЕ.

ЛИТЕРАТУРА

Конецкая Д.С. и др. Железо высокой степени чистоты. М., 1978 Пикеринг Ф. Физическое металловедение и разработка сталей. М., 1982

Источник: Энциклопедия Кольера на Gufo.me


Значения в других словарях

  1. железо — Общеславянское слово, восходящее к той же основе gel, что и желвак, железа и т. п. Основа gel когда-то имела значение "камень", а смысловой переход с камня на название металла произошел в силу того, что железо в породе имеет вид камня. Этимологический словарь Крылова
  2. Железо — Fe (a. iron; н. Eisen; ф. fer; и. hierro), — хим. элемент VIII группы периодич. системы элементов Mенделеева, ат.н. 26, ат. м. 55,847. Природное Ж. состоит из 4 стабильных изотопов: 54Fe (5,84%), 56Fe (91,68%), 57Fe (2,17%) и 58Fe (0,31%). Горная энциклопедия
  3. железо — ЖЕЛ’ЕЗО, железа, мн. (только ·устар. ·поэт.) железы, ср. 1. только ед. Самый распространенный в природе тяжелый металл серебристого цвета, с примесью разных количеств углерода, образующий сталь и чугун. Изделия из железа. Толковый словарь Ушакова
  4. железо — железо ср. 1. Химический элемент, твёрдый ковкий металл серебристого цвета, образующий в соединении с углеродом сталь и чугун. 2. разг. Лекарственный препарат, содержащий соединения такого элемента. 3. Малоуглеродистая сталь. || разг. Изделия из такой стали. Толковый словарь Ефремовой
  5. Железо — (техн.) — Ж. есть наиболее распространенный и наиболее употребительный из металлов. Ж. было известно еще египтянам во время постройки пирамид; у греков упоминается о нем в "Илиаде" Гомера, причем о нем говорится, как о трудно обрабатываемом металле... Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона
  6. железо — -а, ср. 1. Химический элемент, тяжелый ковкий металл серебристого цвета, образующий в соединении с углеродом сталь и чугун. 2. Обиходное название малоуглеродистых сталей. Изделия из железа. || собир. Изделия из этого металла. Листовое железо. Малый академический словарь
  7. железо — Древнерусское – железо. Старославянское – железо. Происхождение и точное время появления в языке слова остается невыясненным. Существует мнение, что слово образовалось в древнем неизвестном языке Европы. В древнерусском языке впервые зафиксировано в XI... Этимологический словарь Семёнова
  8. железо — Жел’езо — металл орудий труда и войны, начал употребляться человеком в глубокой древности (Быт.4:22). Ни в скинии, ни в храме не было ни одной железной детали (хотя в храме были какие-то железные части во внешнем ограждении, 1Пар.22:3 ; 1Пар.29:2). Библейский словарь Вихлянцева
  9. железо — Общеслав. Суф. производное (суф. -z-, ср. с другим суф. польск. żeliwo «чугун») от той же основы (*gel-), что и желвак, голова, глаз. Металл был назван словом, ранее обозначавшим камень и кость по той же функции и сходству с последними. Этимологический словарь Шанского
  10. железо — ЖЕЛЕЗО (Ferrum) Fe хим. элемент VIII гр. периодической системы, ат. н. 26, ат. м. 55,847. Состоит из четырех стабильных изотопов: 54Fe (5,84%), 56Fe (91,68%), 57Fe (2,17%), 58Fe (0,31%). Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов для прир. Химическая энциклопедия
  11. Железо — Железо (евр. барзел; греч. сидерос): 1) в Быт 4:22 говорится о Тувалкаине, к-рый был «ковачом всех орудий из меди и железа». При первых попытках обработки этого металла использовалось железо метеоритного происхождения... Библейская энциклопедия Брокгауза
  12. Железо — (Быт 4:22, Прит 27:17). Употребление означенного, хорошо известного и необходимого в общежитии металла ведет свое начало с глубочайшей древности. «Цилла также родила Тувалкаина, — говорится уже в начале кн. Библейская энциклопедия архим. Никифора
  13. железо — Разменная монета Словарь воровского жаргона
  14. железо — ЖЕЛЕЗО (Ferrum) , Fe, хим. элемент VIII гр. периодич. системы Менделеева. Металл. Содержание Ж. в литосфере 4,65% (по массе). Образует месторождения железных руд. Ок. 300 минералов (оксиды, сульфиды, силикаты, карбонаты и др.). Ср. содержание... Сельскохозяйственный словарь
  15. железо — ЖЕЛЕЗО -а; ср. 1. Химический элемент (Fe), ковкий металл серебристого цвета, образующий в соединении с углеродом сталь и чугун. 2. Обиходное название малоуглеродистой стали, металла серебристого цвета. Ковать ж. Ветер стучит железом крыши. Толковый словарь Кузнецова
  16. железо — орф. железо, -а Орфографический словарь Лопатина
  17. Железо — (латинское Ferrum) Fe, химический элемент VIII группы периодической системы Менделеева; атомный номер 26, атомная масса 55,847; блестящий серебристо-белый металл. Большая советская энциклопедия
  18. железо — Fe, серебристо-серый металл; химический элемент VIII группы периодической системы (ат. н. 26, ат. масса 55.84). Один из самых распространённых в природе металлов: содержится в земной коре (4. Техника. Современная энциклопедия
  19. ЖЕЛЕЗО — ЖЕЛЕЗО (символ Fe), распространенный ПЕРЕХОДНОЙ ЭЛЕМЕНТ, известный с древних времен. К основным железосодержащим рудам относятся: ГЕМАТИТ (Fе2О3), МАГНЕТИТ (Fe3O4) и КОЛЧЕДАН (FeS2). Научно-технический словарь
  20. железо — желе́зо диал. зеле́зо, зяле́зо, укр. залíзо, желíзо, блр. зеле́зо, зале́зо, ст.-слав. желѣзо σίδηρος, желѣзнъ σιδηροῦς, болг. желя́зо, сербохорв. жѐљезо, словен. želézo, чеш., слвц. železo, польск. żelazo, в.-луж., н.-луж. železo. Родственно лит. Этимологический словарь Макса Фасмера
  21. железо — ЖЕЛЕЗО, а, ср. 1. Химический элемент, серебристо-белый металл, главная составная часть чугуна и стали. 2. Изделия из такого металла. Кровельное ж. 3. Лекарство, содержащее препараты такого химического элемента. Принимать ж. | прил. Толковый словарь Ожегова
  22. железо — Желе́з/о. Морфемно-орфографический словарь
  23. Железо — (англ. iron). Метеоритное Ж., с высоким содержанием никеля, встречается редко, в древности высоко ценилось из-за магических свойств, предполагавшихся в связи с небесным происхождением. В источниках имеются разрозненные сведения о расплавленном... Археологический словарь
  24. Железо — I Железо (Ferrum, Fe) химический элемент VIII группы периодической системы Д.И. Менделеева, входит в состав дыхательных пигментов, в т.ч. гемоглобина, участвует в связывании и переносе кислорода к тканям в организме животных и человека. Медицинская энциклопедия
  25. ЖЕЛЕЗО — ЖЕЛЕЗО (лат. Ferrum) — Fe, химический элемент VIII группы периодической системы, атомный номер 26, атомная масса 55,847. Блестящий серебристо-белый металл. Образует полиморфные модификации; при обычной температуре устойчиво ?... Большой энциклопедический словарь
  26. железо — ЖЕЛЕЗО ср. залезо, зализо южн. зап. металл, крушец, выплавляемый из руды в виде чугуна, и выковываемый из сего последнего под кричным молотом. В соединении с углеродом, оно образует сталь. Толковый словарь Даля