Ferrum – železo, Fe
Základní údaje
Protonové číslo 26
Elektronegativita 1,83
Atomová hmotnost 55,4
Elektronová konfigurace [Ar] 3d6 4s2 (rozepsáno)
s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2
Skupina per. tab. VIII.B
Oxidační čísla ve sloučeninách +II, +III
Historie
Již kolem roku 5000 př.n.l. lidé dovedli opracovávat tento poměrně měkký kov za studeného stavu.
3000 př.n.l. byli schopní železo nažhavit a tak ho jednodušeji zpracovat.
Okolo roku 1200 př.n.l bylo železo již hojně používáno, např. Chetité jsou svými schopnostmi opracovat tento kov velmi známí.
r. 1786 n.l. pánové Monge, Vandermonde a Berthollet objevili, že rozdíl mezi ocelí a železem je pouze v množství uhlíku v nich obsaženém.
r. 1879 S.G. Thomas a P.C. Gilchrist přišli na postup zbavení surového železa fosforu. Fosfor totiž způsobuje křehkost následně vyrobené oceli.
Vlastnosti a výskyt
Železo je měkký, stříbrobílý, kujný a tažný kov. Má schopnost tzv. feromagnetismu, která se úměrně zvyšuje se silou magnetického pole. Taje při teplotě 1538°C a vaří se při 2861°C. Jeho skupenství je pevné pokud teplota nepřekročí zmiňované hranice. Železo na vlhkém vzduchu koroduje – na obnaženém železe se tvoří rez. Proti tomuto jevu můžeme železo ochránit hned několika způsoby: tzv. galvanizací, což je vlastně pokovení železa vrstvou zinku; různými ochrannými nátěry laků, olejů a vrstev sloučenin oxidů (= pasivace železa).
V přírodě můžeme najít železo v podobě krevelu = hematit, Fe2O3; magnetitu Fe3O4; hnědelu = limonit,
Fe2O3 . nH2O a sideritu (FeCO3).
Výroba železa
Technické železo vyrábíme v pecích z kyslíkatých rud, redukcí uhlíkem (= koks) v tepelném žáru (mezi 400°C a 1700°C) za přítomnosti struskotvorných přísad (např. vápence). Tak vzniká z koksu oxid uhelnatý (CO) a ten redukuje oxid železitý (Fe2O3) až na surové železo.
Zjednodušeně : Fe2O3 + 3C --> 2Fe + 3CO
Výroba oceli
Ocel vzniká zkujňováním, kdy se vyloučí část přítomného uhlíku z rozžhaveného železa (na to se používá tzv. Bessemerův konvertor, vynalezený r. 1853).
Utvoří se kalená ocel (rozžhavený kov se prudce ochladí), která je sice tvrdá, ale velmi křehká. Proto se vzniklá ocel ještě jednou pomalu zahřívá cca na 250°C (= popouštění), přičemž se křehkost odstraní.
Martinská pec = za vysoké teploty se do rozžhaveného železa přidává železný šrot – výsledkem je ocel, pokud byl šrot kvalitní, bude i ocel velmi kvalitní.
Ještě můžeme při výrobě oceli přidat příměsi jiných prvků, které ovlivní vlastnosti výsledného kovu – např. odolnost vůči chladu, nekorodující oceli apod.
Slitiny – např. korozivzdorné oceli - Fe + Cr nebo Fe + Cr + Ni; pružinová ocel – Fe + Cr + C
Užití
Chemický, potravinářský, energetický, textilní průmysl, chirurgické nástroje, barvířství (chlorid železitý – FeCl3), moření (zelená skalice – FeSO4 . 7H2O [heptahydát síranu železnatého]), pružiny, auta apod. Železo je také velice důležitá složka ve výživě člověka.
Maturita.cz - referát (verze pro snadný tisk)
http://www.maturita.cz/referaty/referat.asp?id=480