Fysiska och kemiska egenskaper hos järnmetall
Iron (Fe) är en av de mest använda metallerna på grund av dess överflöd, styrka och mångsidighet. Nedan följer en översikt över de fysiska och kemiska egenskaperna hos järn.
Viktiga fysiska och kemiska egenskaper hos järn
| Egendom | Värde/beskrivning |
|---|---|
| Utseende | Silvergrå, metallisk lyster |
| Densitet | 7,87 g/cm³ |
| Smältpunkt | 1538 grader (2800 grader F) |
| Kokpunkt | 2862 grad (5182 grad F) |
| Elektrisk konduktivitet | Bra, men inte så högt som koppar eller aluminium |
| Termisk konduktivitet | 80 W/m·K |
| Magnetism | Ferromagnetisk (magnetiserbar) |
| Hårdhet | 4.5 På Mohs -skalan (mjuk i ren form) |
| Duktilitet | Duktil och formbar i ren form |
| Reaktivitet med syre | Bildar järnoxid (rost) |
| Reaktivitet med vatten | Bildar järnhydroxid och vätgasgas |
| Reaktivitet med syror | Bildar järnsalter och vätgasgas |
| Gemensamma oxidationstillstånd | Fe²⁺ och Fe³⁺ |
| Korrosionsmotstånd | Mottaglig för rost men förbättrad i legeringar |
Järns fysiska egenskaper
Utseende:
Järn är en silvergrå metall med en metallisk lyster.
Det är relativt mjukt när det är i sin rena form men kan härdas med legeringselement som kol (för att tillverka stål).
Densitet:
Järntätheten är ungefär7,87 g/cm³.
Denna relativt höga densitet gör järn till ett lämpligt material för applikationer som kräver massa och styrka.
Smältpunkt:
Järn har en hög smältpunkt på ungefär1538 grader (2800 grader F).
Denna höga smältpunkt bidrar till dess användning i högtemperaturapplikationer som ståltillverkning.
Kokpunkt:
Kokpunkten för järn är2862 grad (5182 grad F).
Elektrisk konduktivitet:
Järn är enGod elektricitetsledare, men inte lika bra som koppar eller aluminium. Det används ofta i elektriska komponenter och ledare vid behov.
Termisk konduktivitet:
Järn har god värmeledningsförmåga, med en värmeledningsförmåga på ungefär80 W/m·K.
Detta gör det till ett effektivt material för att utföra värme i olika industriella tillämpningar.
Magnetism:
Järn ärmagnetiski sin rena form och är enferromagnetiskmaterial. Detta betyder att det lockas till magneter och kan magnetiseras.
Den här egenskapen är orsaken till att järn används vid tillverkning av elektromagneter, motorer och andra magnetiska enheter.
Hårdhet:
Rent järn är relativt mjukt, med en hårdhet på4.5 på Mohs -skalan. Men järnlegeringar som stål är mycket svårare och starkare.
Järnhårdheten kan förbättras avsevärt genom att tillsätta kol och andra element och bilda material som gjutjärn och stål.
Duktilitet och formbarhet:
Järn ärformbarochformbar. Det kan dras in i ledningar och hammas in i ark när de är i sin rena form. Men det blir mer sprött vid högre kolinnehåll.
Järnkemiska egenskaper
Reaktivitet med syre:
Järn reagerar lätt med syre i luften för att bildajärnoxid (Fe₂o₃), allmänt känd som Rust.
Rostandeär en oxidationsreaktion där järn tappar elektroner och bildar järnoxid, särskilt i närvaro av fukt och luft.
Reaktion med vatten:
Järn kan reagera medvattenför att bilda järnhydroxid och vätgas. Denna process inträffar lättare när järn utsätts för fukt och värme.
Reaktionen är:
Fe +2 H2O → Fe (OH) 2+ H2fe + 2 H _2 O \ RightArrow Fe (OH) _2 + H _2 Fe +2 H2 O → 2+H2+H2+
Reaktion med syror:
Järn reagerar med syror som ska bildasvätgasochjärnsalter. Till exempel när järn reagerar med saltsyra (HCl) bildar det järnklorid och vätgas:
Fe +2 hcl → fecl 2+ h2fe + 2 hcl \ rightArrow fecl _2 + h _2 fe +2 hcl → fecl2+h2
Oxidationstillstånd:
Järn finns vanligtvis i två oxidationstillstånd:+2 (fe²⁺)och+3 (fe³⁺).
I sin+2 Stat, järn bildar föreningar som järn (ii) oxid (Feo), medan i dess+3 stat, det bildar föreningar som järn (iii) oxid (Fe₂o₃).
Reaktion med halogener:
Järn reagerar medhalogener(som klor, fluor, brom och jod) för att bildajärnhalider. Till exempel, när järn reagerar med klor, bildar det järnklorid:
Fe+cl2 → fecl2fe+cl _2 \ RightArrow Fecl _2 Fe+cl2 → FECL2
Reaktion med kol:
Järn reagerar medkolvid höga temperaturer som ska bildasIron Carbide (Fe₃c), som är en nyckelkomponent i stål och gjutjärn. Detta är en av de primära reaktionerna i ståltillverkning.
Korrosionsmotstånd:
Medan rent järn är mycket mottagligt för korrosion (rostning), är det ofta legerat med andra element (såsom krom i rostfritt stål) för att förbättra dess motstånd mot korrosion.
I rostfritt stål bildar järn ett passivt oxidskikt som förhindrar ytterligare oxidation och korrosion.
Reaktivitet med kväve:
Järn reagerar medkväveVid förhöjda temperaturer som ska bildasjärnnitrid(Fe₄n eller fe₆n). Detta är användbart i vissa specialiserade applikationer, till exempel i produktionen av högpresterande material.
Elektrokemiskt beteende:
Järn kan fungera som båda enanodochkatodi elektrokemiska reaktioner beroende på de omgivande förhållandena. Den här egenskapen används i galvanisering, där järn är belagt med ett lager zink för att förhindra rost.
Slutsats
Järn är en mångsidig metall med flera viktiga fysiska och kemiska egenskaper som gör det viktigt för industriella och vardagliga tillämpningar. Dess förmåga att bilda legeringar, motstå korrosion när de behandlas och reagera med andra element ger det ett brett utbud av användningsområden, särskilt i form av stål och gjutjärn.
