Гвожђе (хемијски елемент)
| Гвожђе (26Fe) | |||||
|---|---|---|---|---|---|
|
|||||
| Општи подаци | |||||
| Припадност скупу | прелазни метали | ||||
| група, периода | VIIIB, 4 | ||||
| густина, тврдоћа | 7874 kg/m3, 4 | ||||
| боја | сребрнобела | ||||
| Особине атома | |||||
| атомска маса | 55,845 u | ||||
| атомски радијус | 140 (156) pm | ||||
| ковалентни радијус | 125 pm | ||||
| ван дер Валсов радијус | без података | ||||
| електронска конфигурација | [Ar]3d64s2 | ||||
| e- на енергетским нивоима | 2, 8, 14, 2 | ||||
| оксидациони број | 2, 3, 4, 6 | ||||
| Особине оксида | амфотерни | ||||
| Кристална структура | регуларна просторно центрирана |
||||
| Физичке особине | |||||
| агрегатно стање | чврсто | ||||
| температура топљења | 1808 K (1535 °C) |
||||
| температура кључања | 3023 K (2750 °C) |
||||
| молска запремина | 7,09×10-3 m³/mol | ||||
| топлота испаравања | 349,6 kJ/mol | ||||
| топлота топљења | 13,8 kJ/mol | ||||
| брзина звука | 4.910 m/s (293,15 K) | ||||
| Остале особине | |||||
| Електронегативност | 1,83 (Паулинг) 1,64 (Алред) |
||||
| специфична топлота | 440 J/(kg K) | ||||
| специфична проводљивост | 9,93×106 S/m | ||||
| топлотна проводљивост | 80,2 W/(m*K) | ||||
| I енергија јонизације | 762,5 kJ/mol | ||||
| II енергија јонизације | 1561,9 kJ/mol | ||||
| III енергија јонизације | 2.957 kJ/mol | ||||
| IV енергија јонизације | 5.290 kJ/mol | ||||
Гвожђе или жељезо (Fe, лат. ferrum) је метал VIIIB групе.[1]
Има 16 изотопа чије се атомске масе налазе између 49 - 63. Постојани изотопи су: 54, 56, 57 и 58. Најзаступљенији је изотоп 56 (91%). Гвожђе је било познато још првобитним цивилизацијама.
Садржај |
[уреди] Заступљеност и једињења
Заступљен је у земљиној кори у количини од 0,41% у облику следећих минерала: црвеног хематита (Fe2O3), црног магнезита (Fe3O4), сидерита (FeCO3), лимонита, халкопирита, пирита, арсенопирита.[2][3]
Сем ових минерала велики технолошки значај имају карбониклова комплексна једињења гвожђа која се добијају из хлорида гвожђа. Та једињења су катализатори бројних органских реакција. Златан хлорид (II)киселог укуса се употребљава за сузбијање малокрвности.
[уреди] Добијање гвожђа
Сулфидне руде се загревањем преводе у оксид гвожђа. Карбонатна руда се жарењем разлаже на оксид гвожђа и CO2. Настали оксиди гвожђа заједно са оксидним рудама се обрађују у високој пећи, где се врши редукција оксида (уклањање кисеонка из руде), помоћу кокса (C) или CO. Пећ се пуни кроз гротло. Ставља се ред наизменично ред руде, ред топитеља, и ред кокса. Пећ рад може да ради непрестано по неколико година.
[уреди] Биолошки значај
Гвожђе је неопходно за очување здравља. Атом гвожђа се налази у многим ензимима[4]: хемоглобину, миоглобину... Потребе за гвожђем се разликују у зависности од старости, тежине, пола, здравља минималне количине које је потребно дневно унети крећу се у широким оквирима. Код одраслих особа од 10 милиграма дневно до 20 код жена, док је за време дојења потребно 30. Иако човеков организам има солидне механизме за регулацију количине гвожђа, у неким ситуацијама може доћи до обољења хемохроматозе. То обољење се јавља услед превелике дозе гвожђа у организму. Велике количине гвожђа(II) су отровне. Соли гвожђа(III-VI) су безопасне, зато што их организам не апсорбује.
Правилна концентрација гвожђа у крви:
- средња вредност
- минималне и максималне концентрације:
- мушкарци 17,7 - 35,9 микро mol по литру, 90 - 200 микро грама по децилитру
- жене 11,1 - 30,1 микро mol по литру, 60 - 170 микро грама по децилитру
[уреди] Особине
Чисто гвожђе је сјајан, сребрнаст, мекан метал који веома лако подлеже корозији.[5]
Вековима се користи у облику легура као што су челик, легуре са манганом, хромом, молибденом, ванадијумом и многим другим елементима.
[уреди] Алотропске модификације (полиморфија) железа
Железо се јавља у 4 алотропске модификације:
- α железо
- ß железо
- γ железо и
- δ железо
α железо поседује просторно (запремински) центрирану кубну кристалну решетку, а стабилно је у температурском интервалу између 723°C и 770°C. Ова алотропска модификација железа одликује се феромагнетичним особинама.
У температурском интервалу од 770 до 906°C железо и даље има просторно (запремински) центрирану кубну кристалну решетку, међутим изнад 770°C одликује се парамагнетним својствима. Због разлике у физичким карактеристикама, користи се друга ознака - ß железо.
Изнад температуре од 906°C па све до 1401°C железо карактерише површински центрирана кубна кристална решетка. Ова алотропска модификација означава се као γ железо.
Између 1401°C и 1539°C железо се поново одликује просторно (запремински) центрираном кубном кристалном решетком и назива се δ железо. Разлика између α и δ железа јесте у параметру кристалне решетке.
Изнад 1539°C железо више не поседује кристалну решетку већ се налази у течном стању - у стању растопа.
[уреди] Литература
- ^ Housecroft C. E., Sharpe A. G. (2008). Inorganic Chemistry, 3rd, Prentice Hall. ISBN 978-0131755536.
- ^ (2006) Ed.: Lide David R. CRC Handbook of Chemistry and Physics, 87th, Boca Raton, FL: CRC Press. 0-8493-0487-3.
- ^ (2001) Ed.: Susan Budavari The Merck Index: An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals, 13th, Merck Publishing. ISBN 0911910131.
- ^ David L. Nelson, Michael M. Cox (2005). Principles of Biochemistry, 4th, New York: W. H. Freeman. ISBN 0-7167-4339-6.
- ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga.
| Периодни систем елемената | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| H | He | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | ||||||||||||||||||||||||
| Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | ||||||||||||||||||||||||
| Cs | Ba | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn | ||||||||||
| Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Uut | Fl | Uup | Lv | Uus | Uuo | ||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||
|
|
|
|---|---|
| 1. Самородни елементи | самородни бакар (Cu) • самородно сребро (Ag) • самородно злато (Au) • гвожђе (Fe) • самородни сумпор (S) • графит (C) • дијамант (C) • фулерен (C) |
| 2. Сулфиди | пирит • халкопирит • пентландит |
| 4. Оксиди и хидроксиди | спинел • гетит • хематит • магнетит • корунд • лед |
| 5. Карбонати, нитрати, борати | арагонит • азурит • доломит • калцит • малахит |
| 6. Сулфати, хромати, волфрамати, молибдати, ванадати | анхидрит • гипс • апатит • карнотит • леграндит • вулфенит • волфрамит |
| 8. Силикати | алмандин • циркон • андалузит • топаз • берил • кордијерит • епидот • цојсит |
|
|||||||||||||||||||||
