Значение железа

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Ижевская государственная  сельскохозяйственная академия"

 

 

 

кафедра агрохимии и почвоведения

 

 

 

РЕФЕРАТ

Значение железа

 

 

 

 

Проверил:

доцент, кафедры агрохимии и почвоведения                         А.В. Дмитриев

Выполнил:

студентка 122 группы                                                       Е.Н.Полторыдядько

 

 

 

 

 

Ижевск 2013

Содержание

Введение………………………………………………………………………3

1. История происхождение названия ……………..……….………………..4

2. Физические свойства………………………………………………………5

3. Значение…………..……………………….……………………………….7

Заключение………………………………….………………………………..8

Список литературы………………………..…………………………………9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Железо – микроэлемент, элемент побочной подгруппы восьмой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер 26. Обозначается символом Fe (лат. Ferrum). Один из самых распространённых в земной коре металлов. В чистом кислороде железо горит, а в мелкодисперсном состоянии самовозгорается и на воздухе. На самом деле железом обычно называют его сплавы с малым содержанием примесей (до 0,8%), которые сохраняют мягкость и пластичность чистого металла. В природе железо редко встречается в чистом виде, чаще всего оно встречается в составе железо-никелевых метеоритов. Считается также, что железо составляет бомльшую часть земного ядра.

Химические свойства:

Ковалентный радиус - 117 пм

Степени окисления 6, 3, 2, 0, -2

Плотность 7,874 г/смі

Молярная теплоёмкость 25,14[1] Дж/(K·моль)  

Теплопроводность 80,4 Вт/(м·K)

Температура плавления 1 812 K

Теплота плавления 247,1 кДж/кг 13,8 кДж/моль

Температура кипения 3134 K

Теплота испарения ~6088 кДж/кг ~340 кДж/моль

Молярный объём 7,1 смі/моль

Кристаллическая решётка  простого вещества

Структура решётки кубическая объёмноцентрированая

Параметры решётки 2,866 Е

Температура Дебая 460 K. [Хомченко, Г.П.]

 

 

1. История происхождение названия

История производства и использования  железа берет свое начало в доисторической эпохе, скорее всего, с использования  метеоритного железа. Выплавка в сыродутной печи применялась в 12 веке до н. э. в  Индии, Анатолии и на Кавказе. Также  отмечается использование железа при  выплавке и изготовлении орудий и  инструментов в 1200 году до н. э. в Африке южнее Сахары. Уже в первом тысячелетии до н. э. использовалось кованное железо. Об обработке железа упоминается в Священном Писании, Библии в книге Бытие в 4 главе, что является историческим документом.

Имеется несколько версий происхождения славянского слова «железо». Наиболее вероятно, что это название происходит от древнеарийского корня "ZIL", которым обозначали олово и вообще белые металлы (в том числе серебро - "zilber", и название "цинк" получилось из этого же слова аберрацией L-N). От него же, видимо, происходит и санскритское «жальжа», что означает «металл, руда». Другая версия усматривает в слове славянский корень «лез», тот же, что и в слове «лезвие» (так как железо в основном употреблялось на изготовление оружия), третье связывает с греческим словом чблкьт, что означало железо и медь. Есть также связь между словом «желе» и студнеобразной консистенцией «болотной руды», из которой некоторое время добывался металл. Название природного карбоната железа (сидерита) происходит от лат. sidereus — звёздный; действительно, первое железо, попавшее в руки людям, было метеоритного происхождения. Возможно, это совпадение не случайно. В частности древнегреческое слово сидерос для железа и латинское sidus, означающее «звезда», вероятно, имеют общее происхождение. [wikipedia.org]

 

 

 

 

 

 

 

2. Физические свойства

Железо — типичный металл, в свободном состоянии — серебристо-белого цвета с сероватым оттенком. Чистый металл пластичен, различные примеси (в частности — углерод) повышают его твёрдость и хрупкость. Обладает ярко выраженными магнитными свойствами. Часто выделяют так называемую «триаду  железа» — группу трёх металлов (железо Fe, кобальт Co, никель Ni), обладающих схожими физическими свойствами, атомными радиусами и значениями электроотрицательности.

Для железа характерен полиморфизм, он имеет четыре кристаллические  модификации:

• до 769 °C существует α-Fe (феррит) с объёмноцентрированной кубической решёткой и свойствами ферромагнетика (769 °C ≈ 1043 K — точка Кюри для железа);
• в температурном интервале 769—917 °C существует β-Fe, который отличается от α-Fe только параметрами объёмноцентрированной кубической решётки и магнитными свойствами парамагнетика;
• в температурном интервале 917—1394 °C существует γ-Fe (аустенит) с гранецентрированной кубической решёткой;
• выше 1394 °C устойчиво δ-Fe с объёмоцентрированной кубической решёткой.

Металловедение не выделяет β-Fe как отдельную фазу, и рассматривает её как разновидность α-Fe. При нагреве железа или стали выше точки Кюри (769 °C ≈ 1043 K) тепловое движение ионов расстраивает ориентацию спиновых магнитных моментов электронов, ферромагнетик становится парамагнетиком — происходит фазовый переход второго рода, но фазового перехода первого рода с изменением основных физических параметров кристаллов не происходит. Для чистого железа при нормальном давлении, с точки зрения металловедения, существуют следующие устойчивые модификации:

• от абсолютного нуля до 910 °C устойчива α-модификация с объёмноцентрированной кубической (ОЦК) кристаллической решёткой;
• от 910 до 1400 °C устойчива γ-модификация с гранецентрированной кубической (ГЦК) кристаллической решёткой;
• от 1400 до 1539 °C устойчива δ-модификация с объёмноцентрированной кубической (ОЦК) кристаллической решёткой.

Наличие в стали углерода и легирующих элементов существенным образом изменяет температуры фазовых  переходов (см. фазовую диаграмму  железо — углерод). Твёрдый раствор  углерода в α- и δ-железе называется ферритом. Иногда различают высокотемпературный δ-феррит и низкотемпературный α-феррит (или просто феррит), хотя их атомные структуры одинаковы. Твёрдый раствор углерода в γ-железе называется аустенитом. В области высоких давлений (свыше 13 ГПа, 128,3 тыс. атм.[16]) возникает модификация ε-железа с гексагональной плотноупакованной (ГПУ) решёткой. Явление полиморфизма чрезвычайно важно для металлургии стали. Именно благодаря α—γ переходам кристаллической решётки происходит термообработка стали. Без этого явления железо как основа стали не получило бы такого широкого применения. Железо относится к умеренно тугоплавким металлом. В ряду стандартных электродных потенциалов железо стоит до водорода и легко реагирует с разбавленными кислотами. Таким образом, железо относится к металлам средней активности. Температура плавления железа 1539 °C, температура кипения — 2862 °C. [Третьяков, Ю.Д.]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Значение

Железо поглощается из раствора как в виде растворенных солей, так и в виде комплексных и органических соединений. Содержание его в растениях невелико, обычно оно составляет сотые доли процента. В растительных тканях железо-частично переходит в органические соединения. Ион железа способен легко переходить из окисной формы в закисную, и обратно. В силу этого, находясь в составе ферментов, он принимает активное участие в окислительно-восстановительных процессах. Железо, в частности, входит в состав дыхательных ферментов (цитохрома, цитохромоксидазьв, каталазы и пероксидазы). В состав молекулы хлорофилла железо не входит, но принимает деятельное участие в его образовании. При недостатке железа развивается хлороз — хлорофилл не образуется, листья принимают характерную желтую окраску. Поскольку подвижность железа в растительных тканях очень мала, железо, находящееся в старых листьях, не может быть использовано молодыми листьями. Этим объясняется, ‘почему хлороз всегда начинается с молодых листьев. При недостатке железа изменяется не только окраска молодых листьев, но и фотосинтез; рост растений замедляется. Необходимо поэтому при появлении первых ‘признаков хлороза принимать меры к его устранению. Если прибавить железо в питательный раствор не позднее чем через пять дней после начала заболевания, то окраска листьев восстанавливается. Более поздние меры не приносят желаемого эффекта. [www.xumuk.ru]

Железо потребляется растениями в значительно меньших количествах (1 - 10 кг с 1 га), чем другие микроэлементы. Оно входит в состав ферментов, участвующих в создании хлорофилла, хотя в него этот элемент не входит. Железо участвует в окислительно - восстановительных процессах, протекающих в растениях, так как оно способно переходить из окисленной формы в закисную и обратно. Кроме того, без железа невозможен процесс дыхания растений, поскольку оно является составной частью дыхательных ферментов. Недостаток железа ведет к распаду ростовых веществ (ауксинов), синтезируемых растениями. Листья становятся светло - желтыми. Железо не может, как калий и магний, передвигаться из старых тканей в молодые (т. е. повторно использоваться растением). Железное голодание чаще всего проявляется на карбонатных и сильноизвесткованных почвах. Особенно чувствительны к недостатку железа плодовые культуры и виноград. При длительном железном голодании у них происходит отмирание верхушечных побегов. [enc.sci-lib.com]

Заключение

Железо является одним  из основных микроэлементов питания растений. Элемент имеет большое народнохозяйственное значение и играет большую роль в мировой культуре. Как индивидуальный представитель периодической системы химических элементов Дмитрия Ивановича Менделеева, элемент характеризуется уникальными химическими и физическими свойствами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. Третьяков,Ю.Д. Основы общей химии / Ю.Д.Третьяков. - Москва: Просвещение, 1980.- 354с.

2. Хомченко,Г.П. Пособие по химии для поступающих в вузы / Г.П.Хомченко. – Дрофа, 1976.-254с.

3. Железо / Статья [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/

4. Железо / Химическая энциклопедия [Электронный ресурс]. – режим доступа: http://www.xumuk.ru/

5. Роль элементов в жизни растений  / Статья [Электронный ресурс]. – режим доступа: http://enc.sci-lib.com/