Dzelzs

Dzelzs
26	; ; ; 2; 14; 8; 2
	Fe; 55,845 g/mol
	[Ar]3d64s2
	; Elektrolītiski attīrītas dzelzs paraugi un 1 cm3kubiņš; dzelzs pulveris magnētiskajā laukā
Oksidēšanas pakāpes	+6, +4,+3,+2,0, −2
Elektronegativitāte	1,83
Blīvums	7874 kg/m3
Kušanas temperatūra	1811 K (1538 °C)
Viršanas temperatūra	3134 K (2861 °C)

Dzelzsirķīmiskais elementsar simboluFeun atomskaitli 26. Dzelzs ir 8. grupas 4. periodametāls.

Tipisks dzelzsatomssver 56 reizes vairāk nekā tipisksūdeņražaatoms. Dzelzs ir ļoti izplatīts metāls, un to uzskata par desmito visizplatītāko elementu Visumā. Dzelzs ir svarīgākāZemessastāvdaļa (34,6% masas) un kopā arniķeliatrodas galvenokārt tās kodolā.Zemes garozādzelzs ir otrais izplatītākais metāls aizalumīnija.Dzelzs irferomagnētisksmetāls un dabā ir sastopama galvenokārt savienojumu veidā, lai gan retumis atrodami dabiski tīrradņi, kā arī kosmiskas izcelsmesmeteorītudzelzs. Ir sastopamasoksīdu,sulfīduunkarbonātu dzelzsrūdas;lielāko daļu dzelzs parasti iegūst no oksīdu rūdām. Savienojumos dzelzs visbiežāk ir divvērtīga (reducētā forma) vai trīsvērtīga (oksidētā forma).

Atrašanās dabā[labot šo sadaļu|labot pirmkodu]

Dzelzs tīrradņi, kas izveidojušies,magmaiatdziestot, sastopami reti (Grenlandē(Disko salā),Francijā,Vācijā). Taču dzelzs pēc elementu izplatības Zemes garozā ieņem 4. vietu (aizskābekļa,silīcijaunalumīnija), jo tā veido daudzus minerālus un iežus. Svarīgākie no tiem irmagnetīts(magnētiskā dzelzsrūda),hematīts(sarkanā dzelzsrūda),limonīts(brūnā dzelzsrūda),siderīts(dzelzs špats),pirīts(dzelzs kolčedāns),arsenopirīts(arsēna kolčedāns). Dzelzi satur arī parastaismāls.

Bagātākās dzelzsrūdu atradnes irUrālos(Magņitogorska),Ukrainā Krivijrihasbaseinā,Kerčas pussalā,Kurskasrajonā (Kurskas magnētiskā anomālija),Zviedrijā,Norvēģijā,Francijā,Polijā,Austrijā,kā arīZiemeļāfrikā(Atlasa kalnos),ASV(Augšezerarajonā).

Uzskata, ka Zemes kodolā dzelzs masas daļa ir 90% (10% sastāda niķelis unkobalts).

Dzelzij ir liela nozīme dzīvajā dabā. Pieauguša cilvēka organisms satur 4—5 g Fe, ap 70% no tās ietilpsthemoglobīnā,kas pārnes skābekli no elpošanas orgāniem uzaudiem.Dzelzs trūkums organismā izraisaanēmijujeb mazasinību. No uztura vislabāk uzsūcas tā dzelzs, kas irhēmasastāvā (hēms ir hemoglobīna molekulas neolbaltumvielu daļa), tādēļgaļair labākais dzelzs avots. Divvērtīgā dzelzs uzsūcas labāk par trīsvērtīgo. Veselam vīrietim nepieciešams ap 10 mg dzelzs dienā, sievietei — ap 15 mg.^[1]

Iegūšana[labot šo sadaļu|labot pirmkodu]

Ķīmiski tīru dzelzi iegūst vai nu dzelzssāļuūdens šķīdumuelektrolīzē,vai termiski sadalotdzelzs pentakarbonilu.

Rūpniecībā dzelzi iegūst galvenokārt dažādu dzelzs un oglekļa sakausējumu —čugunauntēraudaveidā, reducējot bagātināto dzelzsrūdu dzelzs oksīdus ar koksaoglekli,proti,oglekļa oksīduvaimetānu:

Fe₂O₃+ 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂

Īpašības[labot šo sadaļu|labot pirmkodu]

Dzelzs ir sudrabbalts, plastisks, viegli kaļams un velmējams metāls. Tīra dzelzs ir mīkstāka parzeltuunsudrabu,bet cietāka par alumīniju. Dzelzs fizikālās un mehāniskās īpašības būtiski ietekmē dažādi piemaisījumi. Tā, piemēram, čuguns, kurā oglekļa un dažādu citu piemaisījumu masas daļa ir 1,7—6,67%, parastajos apstākļos nav kaļams.

Dzelzij piemīt magnētiskas īpašības.

Dzelzs ir vidēji aktīvs metāls, taču ķīmiski tīra, kompakta dzelzs parastajos apstākļos ir izturīga pret sausa gaisa un tīra ūdens iedarbību. Dzelzs, kas satur nedaudz piemaisījumu, reaģē argaisāesošo skābekli un ūdens tvaikiem. Irdenārūsaskārtiņa dzelzi neaizsargā no tālākās gaisa iedarbības. Sausā gaisā un jo sevišķi paaugstinātā temperatūrā (apmēram 500 grādi) uz dzelzs virsmas veidojas dzelzs oksīda aizsargslānis, kas metālu tomēr nedaudz pasargā no apkārtējās vides iedarbības.

Svaigs dzelzs pulveris irpirofors.Laboratorijā piroforo dzelzi ērti iegūt, karsējotdzelzs oksalāta kristālhidrātutermoizturīgāmēģenē.Ja piroforās dzelzs pulveri izkaisa gaisā, tas reaģē ar skābekli, veidojot kvēlojošu dzirksteļu spietu.^[2]

Sakarsēta kompakta dzelzs gaisā oksidējas pakāpeniski, veidojot melnas dzelzs oksīda plāksnītes. Tīrā skābeklī dzelzsstiepledzirksteļojot sadeg. Paaugstinātā temperatūrā dzelzs reaģē ar gandrīz visiemnemetāliem,veidojot dažāda sastāvabināros savienojumus.Dzelzs savienojumi arsēruunfosforunegatīvi ietekmē tērauda un citu sakausējumu īpašības.

Parastos apstākļos dzelzs reaģē ar atšķaidītāmskābēm,veidojot dzelzs sāļus. Saskaņā ar metālu elektroķīmisko spriegumu rindu dzelzs aizvieto mazāk aktīvus metālus to sāļu šķīdumos. Sakarsēta līdz sarkankvēlei, dzelzs reaģē ar ūdens tvaiku. Arsārmiemdzelzs nereaģē.

Izmantošana[labot šo sadaļu|labot pirmkodu]

Dzelzs mūsdienās ir svarīgākais metāls, jo dzelzs un tās sakausējumi (melnie metāli) veido aptuveni 95% nometalurģijasprodukcijas. Melnās metalurģijas pamatā ir čuguna (ķeta) un oglekļa tērauda ražošana. No oglekļa tērauda iegūst leģētos tēraudus, kurus iedala mazleģētos (piedevas līdz 2,5%), vidēji leģētos (piedevas 2,5—15%) un augstleģētos (piedevas > 15%) tēraudos. Leģētos tēraudus savukārt iedala speciālajos tēraudos:

cietajos tēraudos (12% Mn, 15 — 18% Cr);
instrumentu tēraudos (15 — 18% W, Cr, V, Mo);
nerūsošajos un termiski izturīgajos tēraudos (aptuveni 12% Cr, Ni, Si, Al); uz to izstrādājumu virsmas veidojas blīva oksīda aizsargkārtiņa.

Tīru vai oglekļa tēraudu ar mazu C saturu (0,04% C) izmanto laboratoriju praksē, kā arī par katalizatoru neorganisko un organisko vielu sintēzēs.

Skatīt arī[labot šo sadaļu|labot pirmkodu]

Literatūra[labot šo sadaļu|labot pirmkodu]

N. Ahmetovs. Neorganiskā ķīmija, Rīga, "Zvaigzne", 1978, 584. — 596. lpp.

Atsauces[labot šo sadaļu|labot pirmkodu]

Vikikrātuvēpar šo tēmu ir pieejami multivides faili. Skatīt:Dzelzs

↑Zigurds Zariņš, Lolita Neimane, Edgars Bodnieks.Uztura mācība.Rīga: LU Akadēmiskais apgāds, 2015, 160. lpp.ISBN 978-9984-45-932-5
↑Valdis Drinks.456 eksperimenti ķīmijā.Rīga: Zvaigzne ABC, 1995, 262. lpp.ISBN 978-9984-560-83-0