Demir metalin fiziksel ve kimyasal özellikleri
Demir (Fe), bolluğu, mukavemeti ve çok yönlülüğü nedeniyle en yaygın kullanılan metallerden biridir. Aşağıda demirin fiziksel ve kimyasal özelliklerine genel bir bakış bulunmaktadır.
Demirin temel fiziksel ve kimyasal özellikleri
| Mülk | Değer/Açıklama |
|---|---|
| Dış görünüş | Gümüş-gri, metalik parlaklık |
| Yoğunluk | 7.87 g/cm³ |
| Erime noktası | 1538 derece (2800 derece f) |
| Kaynama noktası | 2862 derece (5182 derece f) |
| Elektriksel iletkenlik | İyi, ama bakır veya alüminyum kadar yüksek değil |
| Termal iletkenlik | 80 W/m·K |
| Manyetizma | Ferromanyetik (mıknatısla) |
| Sertlik | MOHS ölçeğinde 4.5 (saf formda yumuşak) |
| Süneklik | Sünek ve saf formda dövülebilir |
| Oksijen ile reaktivite | Demir oksit (pas) oluşturur |
| Su ile reaktivite | Demir hidroksit ve hidrojen gazı oluşturur |
| Asitlerle reaktivite | Demir tuzları ve hidrojen gazı oluşturur |
| Ortak oksidasyon durumları | Fe²⁺ ve Fe³⁺ |
| Korozyon direnci | Paslanmaya duyarlı ancak alaşımlarda geliştirildi |
Demirin fiziksel özellikleri
Dış görünüş:
Demir, metalik bir parlaklık ile gümüş-gri bir metaldir.
Saf halindeyken nispeten yumuşaktır, ancak karbon gibi alaşım elemanları (çelik yapmak için) ile sertleştirilebilir.
Yoğunluk:
Demir yoğunluğu yaklaşık olarak7.87 g/cm³.
Bu nispeten yüksek yoğunluk, demiri kütle ve güç gerektiren uygulamalar için uygun bir malzeme haline getirir.
Erime noktası:
Demirin yüksek bir erime noktası vardır1538 derece (2800 derece f).
Bu yüksek erime noktası, çelik üretimi gibi yüksek sıcaklık uygulamalarında kullanımına katkıda bulunur.
Kaynama noktası:
Demirin kaynama noktası2862 derece (5182 derece f).
Elektriksel iletkenlik:
Demir biriyi elektrik iletkeni, bakır veya alüminyum kadar iyi olmasa da. Gerektiğinde genellikle elektrik bileşenlerinde ve iletkenlerde kullanılır.
Termal iletkenlik:
Demir, yaklaşık termal iletkenliğe sahip iyi termal iletkenliğe sahiptir.80 W/m·K.
Bu, çeşitli endüstriyel uygulamalarda ısı yapmak için etkili bir malzeme haline getirir.
Manyetizma:
Demirmanyetiksaf haliyle ve birferromanyetikmalzeme. Bu, mıknatıslara çekildiği ve mıknatıslanabileceği anlamına gelir.
Bu özellik, demirin elektromıknatıs, motor ve diğer manyetik cihazların imalatında kullanılmasının nedenidir.
Sertlik:
Saf demir nispeten yumuşaktır, yaklaşık sertlikMOHS ölçeğinde 4.5. Bununla birlikte, çelik gibi demir alaşımları çok daha zor ve daha güçlüdür.
Demir sertliği, karbon ve diğer elementler eklenerek önemli ölçüde iyileştirilebilir, dökme demir ve çelik gibi malzemeler oluşturur.
Süneklik ve dövülebilirlik:
DemirsünekVedövülebilir. Kablolara çekilebilir ve saf haliyle tabakalara dövülebilir. Bununla birlikte, daha yüksek karbon içeriğinde daha kırılgan hale gelir.
Demirin kimyasal özellikleri
Oksijen ile reaktivite:
Demir, oluşmak için havada oksijen ile kolayca reaksiyona girerDemir oksit (Fe₂o₃), yaygın olarak pas olarak bilinir.
Paslanmademirin elektronlarını kaybettiği ve özellikle nem ve hava varlığında demir oksit oluşturduğu bir oksidasyon reaksiyonudur.
Su ile reaksiyon:
Demir tepki verebilirsudemir hidroksit ve hidrojen gazı oluşturmak için. Bu işlem, demir nem ve ısıya maruz kaldığında daha kolay gerçekleşir.
Tepki:
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}} h2 o → fe (oh) 2+h2
Asitlerle reaksiyon:
Demir asitlerle reaksiyona girerhidrojen gazıVedemir tuzları. Örneğin, demir hidroklorik asit (HC1) ile reaksiyona girdiğinde, demir klorür ve hidrojen gazı oluşturur:
Fe +2 hcl → fecl 2+ h2fe + 2 hcl \ rightarrow fecl _2 + h _2 fe +2 hcl → fecl2+h2
Oksidasyon durumları:
Demir genellikle iki oksidasyon durumunda bulunur:+2 (Fe²⁺)Ve+3 (Fe³⁺).
İçinde+2 durum, demir (II) oksit (FeO) gibi bileşikler oluştururken+3 durum, demir (III) oksit (Fe₂o₃) gibi bileşikler oluşturur.
Halojenlerle reaksiyon:
Demir tepki verirhalojenler(klor, flor, brom ve iyot gibi) oluşmak içinDemir Halides. Örneğin, demir klorla reaksiyona girdiğinde, demir klorür oluşturur:
Fe+Cl2 → FECL2FE+CL _2 \ RightRrow FECL _2 Fe+Cl2 → FECL2
Karbon ile reaksiyon:
Demir tepki verirkarbonYüksek sıcaklıklarda oluşmak içinDemir Karbür (Fe₃c)Çelik ve dökme demirde anahtar bir bileşen olan. Bu, çelik yapımındaki birincil reaksiyonlardan biridir.
Korozyon direnci:
Saf demir korozyona (paslanma) oldukça hassas olsa da, korozyona karşı direncini artırmak için genellikle diğer elementlerle (paslanmaz çelikte krom gibi) alaşımdır.
Paslanmaz çelikte demir, daha fazla oksidasyon ve korozyonu önleyen pasif bir oksit tabakası oluşturur.
Azot ile reaktivite:
Demir tepki verirazotYüksek sıcaklıklarda oluşacakdemir nitrür(Fe₄n veya fe₆n). Bu, yüksek performanslı malzemelerin üretimi gibi bazı özel uygulamalarda kullanışlıdır.
Elektrokimyasal davranış:
Demir her ikisi deanotVekatotElektrokimyasal reaksiyonlarda, çevredeki koşullara bağlı olarak. Bu özellik, paslanmayı önlemek için demir bir çinko tabakası ile kaplandığı galvanizle kullanılır.
Çözüm
Demir, endüstriyel ve günlük uygulamalar için gerekli olan birkaç önemli fiziksel ve kimyasal özelliğe sahip çok yönlü bir metaldir. Alaşımlar oluşturma, tedavi edildiğinde korozyona direnme ve diğer elemanlar ile reaksiyona girme yeteneği, özellikle çelik ve dökme demir şeklinde geniş bir kullanım yelpazesi sağlar.
