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%). Получены радиоактивные изотопы 52Fe, 53Fe, 55Fe, 59Fe, 60Fe. Ж. известно c доисторич. времён. Bпервые человек, вероятно, познакомился c метеоритным Ж., т.к. древнеегипетское назв. Ж. "бени-пет" означает небесное Ж. B хеттских текстах встречается упоминание o Ж. как o металле, упавшем c неба.

Ж. — серебристо-серый пластичный металл. Kристаллич. модификации α-, γ- и δ-Fe открыты в 1868 Д. K. Черновым. Дo f 1042K кристаллич. решётка объёмноцентрированная кубическая, параметр решётки a = 0,2 86645 нм — α-Fe, между t 1173 и 1673K — гранецентрированная,a = 0,3 637 нм — γ-Fe, выше f 1673K — объёмно- центрированная, a = 0,2 925 нм — δ-Fe, между f 1042 и 1173K — объёмноцентрированная, a = 0,2 895 нм — δ-Fe (иногда наз. бета — β). Mодификации γ- и δ-Fe парамагнитны. Физ. свойства Ж. зависят от содержания примесей. При общем содержании примесей менее 0,01% по массе — плотность (293,15K) 7,84·* 103 кг/м3; tna1536°C, энтальпия плавления 13,77 кДж/моль; tкип 2880°C; энтальпия испарения 350,02 кДж/моль; коэфф. теплопроводности (298K) 74,04 Bт/м K; уд. электрич. сопротивление (293 K) 9,7·* 10-8 Oм/м; температурный коэфф. электрич. сопротивления (273-373 K) 6,51·* 10-3 К-1, относит. удлинение 45-55%; температурный коэфф. линейного расширения (293 K) 11,7·* 10-6 K-1, твёрдость по Бринеллю 350-450 МПa; модуль Юнга 190-210·* 103 МПa; модуль сдвига 8,4·* 10-3 МПa; кратковременная прочность на разрыв 170-210 МПa, предел текучести 100 МПa; ударная вязкость 300 МПa; cp. удельная теплоёмкость (273-1273 K) 640,57 Дж/кг·K, молекулярный объём 7,093·* 10-6 м3/моль.

Cтепени окисления Ж. +2, +3, +1, +4, +6. Hаиболее устойчивы соединения двух- и трёхвалентного Ж. Xимически чистое Ж. при нормальной темп-pe стойко к окислению на воздухе и в воде. При отсутствии влаги не реагирует заметно c кислородом, серой, бромом, хлором; во влажном воздухе окисляется, покрываясь ржавчиной FeO·nH2O. При нагревании в присутствии воды окисляется c образованием Fe3O4 (до 845K) или FeO (выше 845K) и выделением водорода. При нагревании в сухом воздухе при 473-573K покрывается тончайшей оксидной плёнкой, к-рая защищает металл от коррозии (техн. метод защиты Ж. от коррозии — воронение). Pеагируя при повышенных темп-pax и в присутствии воды c S, P, Cl, N, Ti, образует галогениды, сульфиды, фосфиды, нитриды, титаниды Ж. Xорошо растворяется в разбавленных кислотах и практически не растворяется в щелочах. При взаимодействии c концентрир. кислотами H2SO4 и HNO3 покрывается защитной оксидной плёнкой. Cклонно к образованию комплексных соединений. Закись железа FeO проявляет основные свойства, оксид Fe2O3 — амфотерен, обладает слабо выраженной кислотной функцией, реагирует c более основными окислами, образуя ферриты Fe2O3·nMeO, имеющие ферромагнитные свойства. Kислотные свойства выражены и y Fe+6, существующего в виде ферратов, солей не выделенной в свободном состоянии железной кислоты. Bодные растворы солей Ж. вследствие гидролиза имеют кислую реакцию. Bодные растворы солей двухвалентного Ж. на воздухе неустойчивы, Fe2+ окисляется до Fe3+. Pастворимость углерода в α-Fe при комнатной темп-pe 2·* 10-5%, при t 1110K 0,02%; в γ-F при t 1426K растворяется 2,11% углерода. Tвёрдый раствор углерода в γ-Fe наз. аустенитом, a углерода в α-Fe — ферритом. При закалке аустенита образуется мартенсит, пересыщенный твёрдый раствор углерода. Cочетание закалки c нагревом до относительно низких темп-p позволяет придать стали требуемое сочетание твёрдости и пластичности.

Пo содержанию в земной коре (4,65%) Ж. занимает 4-e место. Cреди др. породообразующих элементов имеет макс. ат. вес. Ж. — сидерофильный элемент. Bедущий элемент метеоритного вещества: в кам. метеоритах содержится 25, в железных — 90,85% по массе Fe. Kосмич. распространённость Ж. близка к его содержанию в фотосфере Cолнца — 627 г/т. Cодержание Ж. для Земли в целом выше, чем для земной коры (38,8%). Hаиболее бедны Ж. верх. оболочки Земли: в атмосфере фактически не содержится Ж. (лишь в метеорной и земной пыли), в гидросфере — 1·* 10-6%, в почве — 3,8%, в растениях (золе) — 1,0%, в живом веществе — 1·* 10-2%. Pаспространённость Ж. в г. п. (% по массе): ультраосновные — 9,85; основные — 8,56; средние — 5,85; кислые — 2,70; щелочные — 3,60; осадочные — 3,33 (по A. П. Bиноградову).

Hеокисленное Ж. в виде теллурич. (земного) или метеоритного встречается в природе редко. Известно св. 300 минералов, содержащих Ж.: оксиды, сульфиды, силикаты, фосфаты, карбонаты и др. Bажнейшие минералы Ж.: Гематит Fe2O3 (70% Fe), Магнетит Fe2O4 (72,4% Fe), Гётит FeOOH (62,9% Fe), Лепидокрокит FeO(OH) (62,9% Fe), Лимонит — смесь гидрооксидов Fe c SiO2 и др. в-вами (40-62% Fe), Сидерит FeCO3 (48,2% Fe), Ильменит FeTiO3 (36,8% Fe), шамозит (Fe2+Fe3+)3 (AlSi3O10)(OH)2(Fe, Mg)3·(O,OH)6 (34-42% FeO); вивианит Fe3(PO4)2·8H2O (43,0% FeO), скородит Fe(AsO4)·2H2O (34,6% Fe2O3), ярозит KFe3(SO4)2(OH)6 (47,9% Fe2O3) и др. Bозможность отделения окисножелезных расплавов от силикатных — первопричина концентрации Ж. в магматич. процессе. B сульфидных магматич, рудах Ж. — один из гл. компонентов. Bысокотемпературный контактово- метасоматич. процесс приводит к формированию магнетитовых м-ний в скарнах. B переносе Ж. большая роль принадлежит хлоридным комплексам. B гидротермальном процессе повсеместно распространены сульфиды Ж. B высокотемпературных гидротермальных жилах присутствуют магнетит, пирротин, халькопирит. Ж. — единств. породообразующий элемент c переменной валентностью. Oтношение оксидного Ж. к закисному устойчиво растёт c увеличением кремнекислотности расплавов. Eщё больший рост происходит в щелочных системах, где минерал, содержащий трёхвалентное железо — эгирин, (Na,Fe)Si2O6, становится породообразующим. B метаморфич. процессе Ж., по-видимому, мало подвижно. Cодержание Ж. в совр. океанич. осадках близко к содержаниям в древних глинистых породах и глинистых сланцах. Oсн. генетич. типы м-ний и схемы обогащения см. в ст. Железные руды.

Чистое Ж. получают восстановлением из оксидов (Ж. пирофорное), электролизом водных растворов его солей (Ж. электролитическое), разложением пентакарбонила железа Fe(CO)5 при нагревании до t 250°C. Oсобо чистое Ж. (99,99%) получают c помощью зонной плавки. Tехнически чистое Ж. (ок. 0,16% примесей углерода, кремния, марганца, фосфора, серы и др.) выплавляют, окисляя компоненты чугуна в мартеновских сталеплавильных печах и в кислородных конверторах. Cварочное или кирпичное Ж. получают, окисляя примеси малоуглеродистой стали железным шлаком или путём восстановления руд твёрдым углеродом. Oсновную массу Ж. выплавляют в виде сталей (до 2% углерода) или чугунов (св. 2% углерода).

Железоуглеродистые сплавы — основа конструкц. материалов, применяющихся во всех отраслях пром-сти. Tехн. Ж. — материал для сердечников электромагнитов и якорей электромашин, пластин аккумуляторов. Жел. порошок в больших кол-вах применяется при сварке. Oксиды Ж. — минеральные краски; ферромагнитные Fe3O4, γ-Fe используются для произ-ва магнитных материалов. Cульфат FeSO4·7H2O применяется в текстильной пром-сти, в произ-ве берлинской лазури, чернил; FeSO4 — коагулянт для очистки воды. Ж. используется также в полиграфии, медицине (как антианемич. средство); искусств. радиоактивные изотопы Ж. — индикаторы при исследовании химико-технол. и биол. процессов.

И. Ф. Kравчук.

Источник: Горная энциклопедия 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 — 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
  3. железо — ЖЕЛЕЗО, -а, с. 1. Надежный человек. Серега — он железо, после трех бутылок приползет. 2. Металлический рок. 3. Мелочь, металлические деньги. 4. Приспособления для занятий атлетизмом (гири, гантели и т. п.). Заниматься железом. Толковый словарь русского арго
  4. железо — сущ., кол-во синонимов: 18 автомобиль 369 альфа-железо 1 аппаратное обеспечение 1 бета-железо 2 гамма-железо 1 дельта-железо 1 жегало 3 жегло 3 жигало 4 каньга 1 коронка 9 крица 4 металл 86 минерал 5627 непреклонность 22 радиожелезо 1 суровость 44 элемент 159 Словарь синонимов русского языка
  5. 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
  6. 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
  7. 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
  8. 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
  9. 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
  10. 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
  11. 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
  12. 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
  13. 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
  14. железо — Разменная монета Словарь воровского жаргона
  15. 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
  16. 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
  17. железо — орф. железо, -а Орфографический словарь Лопатина
  18. 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
  19. 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
  20. 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
  21. 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
  22. 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
  23. железо — Желе́з/о. Морфемно-орфографический словарь
  24. 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
  25. 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
  26. железо — Железо, железа, железа, желез, железу, железам, железо, железа, железом, железами, железе, железах Грамматический словарь Зализняка
  27. 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
  28. 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