A vasfém fizikai és kémiai tulajdonságai
A vas (FE) az egyik legszélesebb körben alkalmazott fém, bősége, erőssége és sokoldalúságának köszönhetően. Az alábbiakban áttekintjük a vas fizikai és kémiai tulajdonságait.
A vas legfontosabb fizikai és kémiai tulajdonságai
| Ingatlan | Érték/Leírás |
|---|---|
| Megjelenés | Ezüstös-szürke, fémes csillogás |
| Sűrűség | 7,87 g/cm³ |
| Olvadáspont | 1538 fok (2800 fok) |
| Forráspont | 2862 fok (5182 F fok) |
| Elektromos vezetőképesség | Jó, de nem olyan magas, mint a réz vagy az alumínium |
| Hővezető képesség | 80 W/m·K |
| Mágnesesség | Ferromágneses (mágneses) |
| Keménység | 4.5 A MOHS skálán (tiszta formában lágy) |
| Hajlékonyság | Duktilis és tiszta formában lebeghetők |
| Reakcióképesség oxigénnel | Vas -oxidot képez (rozsda) |
| Reakcióképesség vízzel | Vas -hidroxidot és hidrogéngázt képez |
| Reakcióképesség savakkal | Vassókat és hidrogéngázt képez |
| Általános oxidációs állapotok | Fe²⁺ és fee⁺ |
| Korrózióállóság | Érzékeny a rozsdara, de az ötvözetekben fokozódnak |
A vas fizikai tulajdonságai
Megjelenés:
A vas ezüstös szürke fém, fémes csillogás.
Viszonylag puha, ha tiszta formájában van, de ötvöző elemekkel, például szén (acél készítéséhez) megkeményíthető.
Sűrűség:
A vas sűrűsége megközelítőleg7,87 g/cm³.
Ez a viszonylag nagy sűrűség teszi a vasat megfelelő anyaggá teszi a tömeget és az erőt igénylő alkalmazásokhoz.
Olvadáspont:
A vasnak magas olvadáspontja van1538 fok (2800 fok).
Ez a magas olvadási pont hozzájárul ahhoz, hogy magas hőmérsékletű alkalmazásokban, például acélgyártásban alkalmazza.
Forráspont:
A vas forráspontja az2862 fok (5182 F fok).
Elektromos vezetőképesség:
A vas ajó villamosenergia -karmester, bár nem olyan jó, mint a réz vagy az alumínium. Szükség esetén gyakran használják elektromos alkatrészekben és vezetőkben.
Hővezető képesség:
A vas jó hővezetőképességgel rendelkezik, kb.80 W/m·K.
Ez hatékony anyaggá teszi a hővezetést a különféle ipari alkalmazásokban.
Mágnesesség:
A vas azmágnesestiszta formájában, és aferromágnesesanyag. Ez azt jelenti, hogy vonzza a mágneseket, és mágnesezhető.
Ez a tulajdonság az oka annak, hogy a vasat elektromágnesek, motorok és más mágneses eszközök gyártásában használják.
Keménység:
A tiszta vas viszonylag puha, kb.4.5 A MOHS skálán- Azonban a vasötvözetek, mint például az acél, sokkal nehezebbek és erősebbek.
A vas keménységét szignifikánsan javíthatja szén és más elemek hozzáadásával, olyan anyagokat képezve, mint öntöttvas és acél.
Rugalmasság és mallaábilitás:
A vas azhajlékonyéselterjedhető- Húzható vezetékekbe és lepedhető lapokba, amikor tiszta formájában van. A magasabb széntartalomnál azonban törékenyebbé válik.
A vas kémiai tulajdonságai
Reakcióképesség oxigénnel:
A vas könnyen reagál a levegőben lévő oxigénnelVas -oxid (fe₂o₃), közismert néven rozsda.
Rozsdásodásegy oxidációs reakció, ahol a vas elveszíti az elektronokat, és vas -oxidot képez, különösen nedvesség és levegő jelenlétében.
Reakció vízzel:
A vas reagálhatvízvas -hidroxid és hidrogéngáz kialakításához. Ez a folyamat könnyebben történik, ha a vas nedvességnek és hőnek van kitéve.
A reakció:
Fe +2 H2O → Fe (OH) 2+ H2FE + 2 H _2 o \ RightArrow Fe (OH) _2 + H _2 fe +2 H2 o → Fe (OH) 2+H2.
Reakció savakkal:
A vas a savakkal reagál, hogy kialakuljonhidrogéngázésvassók- Például, ha a vas reagál a sósavval (HCL), vas -kloridot és hidrogéngázt képez:
Fe +2 hcl → feCl 2+ h2fe + 2 hcl \ rightArrow feCl _2 + H _2 fe +2 hcl → feCl2+h2
Oxidációs állapotok:
A vas általában két oxidációs állapotban létezik:+2 (fe²⁺)és+3 (fee⁺).
Annak+2 állapot, a vas olyan vegyületeket képez, mint a vas (II) oxid (FEO), miközben+3 állapot, olyan vegyületeket képez, mint a vas (III) -oxid (Fe₂o₃).
Reakció halogénekkel:
A vas reagálhalogének(például klór, fluor, bróm és jód) képződnivashallonidok- Például, amikor a vas reagál a klórral, vas -kloridot képez:
Fe+cl2 → feCl2fe+cl _2 \ rightArrow feCl _2 fe+cl2 → feCl2
Reakció szén -dioxiddal:
A vas reagálszénmagas hőmérsékleten kialakulniVaskarbid (FE₃C), amely az acél és öntöttvas kulcsfontosságú eleme. Ez az acélgyártás egyik elsődleges reakciója.
Korrózióállóság:
Noha a tiszta vas nagyon érzékeny a korrózióra (rozsdásodásra), gyakran más elemekkel (például króm a rozsdamentes acélból) ötvözi, hogy javítsa a korrózióval szembeni ellenállását.
Rozsdamentes acélból a vas passzív oxidréteget képez, amely megakadályozza a további oxidációt és a korróziót.
Reakcióképesség nitrogénnel:
A vas reagálnitrogénmegemelkedett hőmérsékleten kialakulnivas -nitrid(Fe₄n vagy fe₆n). Ez hasznos néhány speciális alkalmazásban, például a nagy teljesítményű anyagok előállításában.
Elektrokémiai viselkedés:
A vas mindkettőként működhetanódéskatódelektrokémiai reakciókban, a környező körülményektől függően. Ezt a tulajdonságot horganyzásban használják, ahol a vasat cinkréteggel borítják, hogy megakadályozzák a rozsdát.
Következtetés
A vas sokoldalú fém, számos fontos fizikai és kémiai tulajdonsággal, amelyek nélkülözhetetlenek az ipari és mindennapi alkalmazásokhoz. Az ötvözetek kialakításának képessége, a kezeléskor a korrózió ellenállása, és más elemekkel való reagálás széles körű felhasználási tartományt ad neki, különösen acél és öntöttvas formájában.
