Гвожђе

Из Википедије, слободне енциклопедије
За друга значења, погледајте Гвожђе (вишезначна одредница).
За друга значења, погледајте Железо (вишезначна одредница).
Гвожђе,  26Fe
Fe,26.jpg
Општа својства
Име, симбол гвожђе, Fe
Гвожђе у периодном систему
Водоник (диатомски неметал)
Хелијум (племенити гас)
Литијум (алкални метал)
Берилијум (земноалкални метал)
Бор (металоид)
Угљеник (полиатомски неметал)
Азот (диатомски неметал)
Кисеоник (диатомски неметал)
Флуор (диатомски неметал)
Неон (племенити гас)
Натријум (алкални метал)
Магнезијум (земноалкални метал)
Алуминијум (постпрелазни метал)
Силицијум (металоид)
Фосфор (полиатомски неметал)
Сумпор (полиатомски неметал)
Хлор (диатомски неметал)
Аргон (племенити гас)
Калијум (алкални метал)
Калцијум (земноалкални метал)
Скандијум (прелазни метал)
Титанијум (прелазни метал)
Ванадијум (прелазни метал)
Хром (прелазни метал)
Манган (прелазни метал)
Гвожђе (прелазни метал)
Кобалт (прелазни метал)
Никл (прелазни метал)
Бакар (прелазни метал)
Цинк (прелазни метал)
Галијум (постпрелазни метал)
Германијум (металоид)
Арсен (металоид)
Селен (полиатомски неметал)
Бром (диатомски неметал)
Криптон (племенити гас)
Рубидијум (алкални метал)
Стронцијум (земноалкални метал)
Итријум (прелазни метал)
Цирконијум (прелазни метал)
Ниобијум (прелазни метал)
Молибден (прелазни метал)
Технецијум (прелазни метал)
Рутенијум (прелазни метал)
Родијум (прелазни метал)
Паладијум (прелазни метал)
Сребро (прелазни метал)
Кадмијум (прелазни метал)
Индијум (постпрелазни метал)
Калај (постпрелазни метал)
Антимон (металоид)
Телур (металоид)
Јод (диатомски неметал)
Ксенон (племенити гас)
Цезијум (алкални метал)
Баријум (земноалкални метал)
Лантан (лантаноид)
Церијум (лантаноид)
Празеодијум (лантаноид)
Неодијум (лантаноид)
Прометијум (лантаноид)
Самаријум (лантаноид)
Еуропијум (лантаноид)
Гадолинијум (лантаноид)
Тербијум (лантаноид)
Диспрозијум (лантаноид)
Холмијум (лантаноид)
Ербијум (лантаноид)
Тулијум (лантаноид)
Итербијум (лантаноид)
Лутецијум (лантаноид)
Хафнијум (прелазни метал)
Тантал (прелазни метал)
Волфрам (прелазни метал)
Ренијум (прелазни метал)
Осмијум (прелазни метал)
Иридијум (прелазни метал)
Платина (прелазни метал)
Злато (прелазни метал)
Жива (прелазни метал)
Талијум (постпрелазни метал)
Олово (постпрелазни метал)
Бизмут (постпрелазни метал)
Полонијум (постпрелазни метал)
Астат (металоид)
Радон (племенити гас)
Францијум (алкални метал)
Радијум (земноалкални метал)
Актинијум (актиноид)
Торијум (актиноид)
Протактинијум (актиноид)
Уранијум (актиноид)
Нептунијум (актиноид)
Плутонијум (актиноид)
Америцијум (актиноид)
Киријум (актиноид)
Берклијум (актиноид)
Калифорнијум (актиноид)
Ајнштајнијум (актиноид)
Фермијум (актиноид)
Мендељевијум (актиноид)
Нобелијум (актиноид)
Лоренцијум (актиноид)
Радерфордијум (прелазни метал)
Дубнијум (прелазни метал)
Сиборгијум (прелазни метал)
Боријум (прелазни метал)
Хасијум (прелазни метал)
Мајтнеријум (непозната хемијска својства)
Дармштатијум (непозната хемијска својства)
Рендгенијум (непозната хемијска својства)
Коперницијум (прелазни метал)
Нихонијум (непозната хемијска својства)
Флеровијум (постпрелазни метал)
Московијум (непозната хемијска својства)
Ливерморијум (непозната хемијска својства)
Тенесин (непозната хемијска својства)
Оганесон (непозната хемијска својства)


Fe

Ru
мангангвожђекобалт
Атомски број (Z) 26
Група, блок група 8, d-блок
Периода периода 4
Категорија   прелазни метал
Рел. ат. маса (Ar) 55,845 u
Ел. конфигурација [Ar]3d64s2
по љускама
2, 8, 14, 2
Физичка својства
Боја сребрнобела
Агрегатно стање чврсто
Тачка топљења 1808 K
(1535 °C)
Тачка кључања 3023 K
(2750 °C)
Густина 7874 kg/m3
Моларна запремина 7,09×10−3 m3/mol
Топлота фузије 13,8 kJ/mol
Топлота испаравања 349,6 kJ/mol
Сп. топл. капацитет 440 J/(kg K)
Атомска својства
Оксидациона стања 2, 3, 4, 6
Особине оксида амфотерни
Електронегативност 1,83 (Полинг)
1,64 (Олред)
Енергије јонизације 1: 762,5 kJ/mol
2: 1561,9 kJ/mol
3: 2.957 kJ/mol
(остале)
Атомски радијус 140 (156) pm
Ковалентни радијус 125 pm
Кристална структура унутрашњецентрирана кубична (BCC)
Унутрашњецентрирана тесерална кристална структура за гвожђе

a=286,65 pm
постраничноцентрирана кубична (FCC)
Површинскицентрирана тесерална кристална структура за гвожђе

1185–1667 K
Брзина звука 4.910 m/s (293,15 K)
Топл. водљивост 80,2 W/(m·K)
Сп. ел. водљивост 9,93×106 S/m
Мосова тврдоћа 4
референцеВикиподаци

Гвожђе,[а] железо или жељезо (Fe, лат. ferrum) метал је 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.

Заступљеност и једињења[уреди]

Црвена боја ове реке потиче од гвожђа из стена

Заступљен је у земљиној кори у количини од 6,6% у облику следећих минерала: црвеног хематита (Fe2O3), црног магнетита (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.

Гвожђе има 2 оксида. При реакцији гвожђа са кисеоником, ствара се гвожђе(III)-оксид.

У реакцији са водоником, железо(III)-оксид реагује на следећи начин, дајући гвожђе(II)-оксид (FeO).

Гвожђе има 2 хидроксида, који су као и горе наведени оксиди, нерастворни у води. Добијају се на следећи начин (реакцијом растворне соли гвожђа са натријум или калијум-хидроксидом).

  • Железо(II)-хидроксид:
  • Железо(III)-хидроксид:

Добијање гвожђа[уреди]

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 наизменично ред руде, ред топитеља, и ред кокса. Пећ може да ради непрестано по неколико година.

Биолошки значај[уреди]

Железо је неопходно за очување здравља. Атом железа 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
    • мушкарци 21,8 микро mol по литру, 120 микро грама по децилитру
    • жене 18,5 микро mol по литру, 100 микро грама по децилитру
  • 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

Особине[уреди]

Чисто железо 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.

Алотропске модификације (полиморфија) гвожђа[уреди]

Гвожђе се јавља у 4 алотропске модификације:

  • α гвожђе
  • ß гвожђе
  • γ гвожђе и
  • δ гвожђе

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.

Напомене[уреди]

  1. У колоквијалном говору и хемијској литератури се термин гвожђе користи да означи хемијски елемент. Међутим у машинству термин гвожђе се користи за означавање легуре хемијског елемента за угљеником. Машинство за хемијски елемент користи назив железо.

Референце[уреди]

  1. Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3rd изд.). Prentice Hall. ISBN 978-0131755536. 
  2. Lide David R., ур. (2006). CRC Handbook of Chemistry and Physics (87th изд.). Boca Raton, FL: CRC Press. 0-8493-0487-3. 
  3. Susan Budavari, ур. (2001). The Merck Index: An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals (13th изд.). Merck Publishing. ISBN 0911910131. 
  4. David L. Nelson; Michael M. Cox (2005). Principles of Biochemistry (4th изд.). New York: W. H. Freeman. ISBN 0-7167-4339-6. 
  5. Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 

Литература[уреди]

Спољашње везе[уреди]