Sắt là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu Fe, số nguyên tử bằng 26, phân nhóm 2, chu kỳ 4. Sắt là nguyên tố có ít trên Trái Đất, cấu thành lớp vỏ ngoài và trong của lõi Trái Đất. Sắt và niken được biết là 2 nguyên tố cuối cùng có thể tạo thành qua tổng hợp ở nhân sao (hình thành qua phản ứng hạt nhân ở tâm các vì sao) mà không cần phải qua một vụ nổ siêu tân tinh hay các biến động lớn khác. Do đó sắt và niken khá dồi dào trong các thiên thạch kim loại và các hành tinh lõi đá (như Trái Đất, Sao Hỏa).
Ở trạng thái sắt kẽm kim loại sắt rất tốt trong vỏ Trái Đất, bị số lượng giới hạn bởi sự ngọt ngào của thiên thạch. Bề mặt sắt mới tạo ra Open màu xám bạc bóng loáng, nhưng sẽ oxy hóa trong không khí thông thường để tạo ra những oxide sắt ngậm nước màu nâu đến đen, thường thì được gọi là gỉ sắt .Giống như những nguyên tố nhóm 0 khác, rutheni và osmi, sắt sống sót trong một loạt những trạng thái oxy hóa từ − 2 đến + 8, mặc dầu + 2 và + 3 là phổ cập nhất. Sắt ở trạng thái nguyên tố sống sót trong những thiên thạch và thiên nhiên và môi trường oxy thấp khác, nhưng phản ứng với oxy và nước. Bề mặt sắt mới tạo ra Open màu xám bạc bóng láng, nhưng sẽ oxy hóa trong không khí thông thường để tạo ra những oxide sắt ngậm nước, thường được gọi là rỉ sét. Không giống như những kim loại hình thành những lớp oxide thụ động, những oxide sắt chiếm thể tích lớn hơn sắt kẽm kim loại và do đó bị bong ra, làm lộ ra những bề mặt sắt mới để ăn mòn tiếp .
Sắt kim loại đã được sử dụng từ thời cổ đại, mặc dù hợp kim đồng, có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn, đã được sử dụng thậm chí sớm hơn cả sắt trong lịch sử loài người. Sắt nguyên chất tương đối mềm, nhưng không thể thu được bằng cách nấu chảy vì nó được làm cứng và cường lực đáng kể do các tạp chất, đặc biệt là carbon, từ quá trình nấu chảy. Một tỷ lệ carbon nhất định (từ 0,002% đến 2,1%) tạo ra thép, có thể cứng hơn 1000 lần sơ với sắt nguyên chất. Kim loại sắt thô được sản xuất trong lò cao, nơi quặng sắt được khử bằng than cốc thành gang, có hàm lượng carbon cao. Tinh chế sắt hơn nữa với oxy làm giảm hàm lượng carbon đến tỷ lệ chính xác để tạo ra thép. Thép và hợp kim sắt hình thành với các kim loại khác (thép hợp kim) cho đến nay là những kim loại công nghiệp phổ biến nhất vì chúng có một loạt các tính chất mong muốn và quặng sắt có rất nhiều trong tự nhiên.
Bạn đang đọc: Sắt – Wikipedia tiếng Việt
Các hợp chất hóa học sắt có nhiều hiệu quả. Oxide sắt trộn với bột nhôm hoàn toàn có thể được đốt cháy để tạo ra phản ứng nhiệt nhôm, được sử dụng trong hàn xì và tinh chế quặng. Sắt tạo thành những hợp chất phân cực với những halogen và chalcogen. Trong số những hợp chất organometallic của nó là ferrocene, hợp chất sandwich tiên phong được phát hiện .Sắt đóng một vai trò quan trọng trong sinh học, tạo thành những phức chất với oxy phân tử trong hemoglobin và myoglobin ; hai hợp chất này là những protein giải quyết và xử lý oxy thông dụng ở động vật hoang dã có xương sống ( hemoglobin để luân chuyển oxy và myoglobin để tàng trữ oxy ). Sắt cũng là sắt kẽm kim loại tại vị trí hoạt động giải trí của nhiều enzyme oxy hóa khử quan trọng tương quan đến hô hấp tế bào và oxy hóa và khử ở thực vật và động vật hoang dã. Sắt được phân phối khắp khung hình con người, và đặc biệt quan trọng có nhiều trong huyết sắc tố. Tổng hàm lượng sắt trong khung hình người trưởng thành là khoảng chừng 3,8 gam ở nam và 2,3 gam ở nữ. Sắt là một yếu tố quan trọng trong quy trình chuyển hóa hàng trăm protein và enzyme tương quan đến những công dụng khung hình khác nhau, như luân chuyển oxy, tổng hợp DNA và tăng trưởng tế bào. [ 1 ]
Từ sắt trong tiếng Việt là một từ Hán Việt cổ, bắt nguồn từ cách phát âm trong tiếng Hán thượng cổ của một từ tiếng Hán được viết bằng chữ Hán là “鐵”.[2] Chữ Hán “鐵” có âm Hán Việt hiện hành là thiết. Phan Ngộ Vân (潘悟云) phục nguyên cách phát âm trong tiếng Hán thượng cổ của từ “鐵” là *kh-lit.[2]
M,6%) tạo ra Trái Đất; sự tập trung của sắt trong các một nguyên tử sắt điển hình có khối lượng gấp 56 lần khối lượng một nguyên tử hiđrô điển hình. Sắt là kim loại phổ biến nhất, và người ta cho rằng nó là nguyên tố phổ biến thứ 10 trong vũ trụ. Sắt cũng là nguyên tố phổ biến nhất (theo khối lượng, 34 lớp khác nhau của Trái Đất dao động từ rất cao ở lõi bên trong tới khoảng 5% ở lớp vỏ bên ngoài; có thể phần lõi của Trái Đất chứa các tinh thể sắt mặc dù nhiều khả năng là hỗn hợp của sắt và niken; một khối lượng lớn của sắt trong Trái Đất được coi là tạo ra từ trường của nó. Ký hiệu của sắt Fe là từ viết tắt của ferrum, từ Latinh để chỉ sắt.
Sắt là sắt kẽm kim loại được tách ra từ những mỏ quặng sắt, và rất khó tìm thấy nó ở dạng tự do. Để thu được sắt tự do, những tạp chất phải được vô hiệu bằng chiêu thức khử hóa học. Sắt được sử dụng trong sản xuất gang và thép, đây là những kim loại tổng hợp, là sự hòa tan của những sắt kẽm kim loại khác ( và một số ít á kim hay phi kim, đặc biệt quan trọng là cacbon ) .Hạt nhân của sắt có nguồn năng lượng link cao nhất, cho nên vì thế nó là nguyên tố nặng nhất được sản xuất trong những phản ứng nhiệt hạch và là nhẹ nhất trong phản ứng phân rã hạt nhân. Các ngôi sao 5 cánh có khối lượng lớn khi gần cháy hết nguyên vật liệu hiđrô, sẽ mở màn những chuỗi phản ứng hạt nhân tạo ra những chất có khối lượng nguyên tử tăng dần, gồm có cả sắt, trước khi bùng nổ thành những siêu tân tinh .Các quy mô thiên hà trong ngoài hành tinh mở Dự kiến rằng có một quy trình tiến độ ở đó do hiệu quả của những phản ứng nhiệt hạch và phân hạch chậm lại, mọi thứ sẽ trở thành sắt .
Nội dung chính
Đặc điểm cơ học.
Các đặc thù cơ học của sắt và những kim loại tổng hợp của nó hoàn toàn có thể được xác lập bằng nhiều thí nghiệm khác nhau, như thử nghiệm Brinell, thử nghiệm Rockwell và thử nghiệm độ cứng Vickers. Các tài liệu so với sắt rất tương thích trong việc sử dụng nó để so hiệu chỉnh những đo đạc hoặc so sánh những thử nghiệm. [ 3 ] [ 4 ] Tuy nhiên, những đặc thù cơ học của sắt cũng bị ảnh hưởng tác động đáng kể bởi độ tinh khiết của mẫu : những tinh thể sắt riêng không liên quan gì đến nhau nguyên chất dùng cho mục tiêu điều tra và nghiên cứu thực sự là mềm hơn nhôm, [ 5 ] và sắt sản xuất trong công nghiệp tinh khiết nhất ( 99,99 % ) có độ cứng 20 – 30 Brinell. [ 6 ] Việc tăng hàm lượng cacbon trong sắt sẽ làm tăng đáng kể độ cứng và độ bền kéo của sắt. Độ cứng lớn nhất của 65 Rc đạt được khi hàm lượng cacbon là 0,6 %, mặc dầu loại này làm cho sắt kẽm kim loại có độ bền kéo thấp. [ 7 ]
| Vật liệu | TS (MPa) |
BH (Brinell) |
|---|---|---|
| Sắt whisker | 11000 | |
| Thép tôi | 2930 | 850–1200 |
| Thép Martensit | 2070 | 600 |
| Thép Bainit | 1380 | 400 |
| Thép Pearlit | 1200 | 350 |
| Sắt gia công nguội | 690 | 200 |
| Sắt hạt nhỏ | 340 | 100 |
| Sắt chứa cacbon | 140 | 40 |
| Sắt nguyên chất, đơn tinh thể | 10 | 3 |
Sơ đồ pha và thù hình.
Sắt là một đại diện thay mặt ví dụ cho đặc thù thù hình của sắt kẽm kim loại. Có tối thiểu 4 dạng thù hình của sắt gồm α, γ, δ, và ε ; ở áp suất rất cao, một vài bằng chứng thực nghiệm còn tranh cãi cho thấy sự sống sót của pha không thay đổi β ở áp suất và nhiệt độ rất cao. [ 8 ]
Các đồ vật bằng sắt có niên đại lớn hiếm hơn những đồ vật làm bằng vàng hay bạc do tính dễ ăn mòn của sắt. Những hạt là từ sắt thiên thạch năm 3500 TCN hoặc sớm hơn được G. A. Wainwright tìm thấy ở Gerzah, Ai Cập. Các hạt chứa 7,5 % niken, là một tín hiệu về nguồn gốc thiên thạch vì sắt được phát hiện trong vỏ Trái Đất có rất ít hoặc không có thành phần niken. Sắt thiên thạch có chất lượng cao do nguồn gốc của nó từ thiên hà và thường được dùng làm vũ khí và những dụng cụ hoặc những vật mẫu được đặt trong những nhà thời thánh. Các vật dùng hoàn toàn có thể làm từ sắt bởi những người Ai Cập có tuổi khoảng chừng 3000 đến 2500 TCN. Sắt có lợi thế hơn đồng trong việc làm dụng cụ cuộc chiến tranh. Nó cứng hơn và bền hơn đồng, mặc dầu dễ bị rỉ sét. Trevor Bryce cho rằng trước khi công nghệ tiên tiến rèn sắt tân tiến được tăng trưởng ở Ấn Độ, những vũ khí làm từ sắt thiên thạch đã được sử dụng bởi quân đội Mesopotamia trước đó đã chiếm lợi thế trong chiến đấu do dùng hàm lượng cacbon cao. [ 12 ]
Những dấu hiệu đầu tiên về việc sử dụng sắt là ở những người Sumeria và người Ai Cập vào khoảng 4000 năm TCN, các đồ vật nhỏ như mũi giáo và đồ trang trí, đã được làm từ sắt lấy từ các thiên thạch. Vì các thiên thạch rơi từ trên trời xuống nên một số nhà ngôn ngữ học phỏng đoán rằng từ tiếng Anh iron, là từ có cùng nguồn gốc với nhiều ngôn ngữ ở phía bắc và tây châu Âu, có xuất xứ từ tiếng Etruria aisar có nghĩa là “trời”.
Vào khoảng những năm 3000 đến 2000 Trước Công Nguyên (TCN), đã xuất hiện hàng loạt các đồ vật làm từ sắt nóng chảy (phân biệt rõ với sắt từ thiên thạch do thiếu niken trong sản phẩm) ở Lưỡng Hà, Anatolia và Ai Cập. Tuy nhiên, việc sử dụng chúng có lẽ là thuộc về hình thức trong tế lễ, và sắt đã từng là kim loại rất đắt, hơn cả vàng. Trong Illiad, các vũ khí chủ yếu làm từ đồng thau, nhưng các thỏi sắt đã được sử dụng trong buôn bán. Một số nguồn (xem phần tham khảo Cái gì tạo ra thời đại đồ sắt? dưới đây) cho rằng sắt được tạo ra khi đó như sản phẩm đi kèm của việc tinh chế đồng, như là những bọt sắt, và không được tái sản xuất bởi ngành luyện kim khi đó. Vào khoảng năm 1600 đến 1200 TCN, sắt đã được sử dụng nhiều hơn ở Trung Cận Đông, nhưng vẫn chưa thay thế được sự thống trị của đồng thau.
Trong thời kỳ từ thế kỷ XII đến thế kỷ X TCN, đã có sự chuyển đổi nhanh chóng từ công cụ, vũ khí đồng thau sang sắt ở Trung Cận Đông. Yếu tố quyết định của chuyển đổi này không phải là sự xuất hiện của các công nghệ luyện sắt cao cấp hơn mà là sự cạn kiệt của các nguồn cung cấp thiếc. Thời kỳ chuyển đổi này diễn ra không đồng thời trên thế giới, là dấu hiệu cho thời kỳ văn minh mới được gọi là thời đại đồ sắt.
Cùng với việc chuyển đổi từ đồng thau sang sắt là việc phát hiện ra quy trình carbide hóa, là quy trình bổ sung thêm cacbon vào sắt. Sắt được thu lại như bọt sắt, là hỗn hợp của sắt với xỉ với một ít cacbon và/hoặc carbide, sau đó nó được rèn và tán phẳng để giải phóng sắt khỏi xỉ cũng như oxy hóa bớt cacbon, để tạo ra sắt non. Sắt non chứa rất ít cacbon và không dễ làm cứng bằng cách làm nguội nhanh. Người Trung Đông đã phát hiện ra là một số sản phẩm cứng hơn có thể được tạo ra bằng cách đốt nóng lâu sắt non với than củi trong lò, sau đó làm nguội nhanh bằng cách nhúng vào nước hay dầu. Sản phẩm tạo thành có bề mặt của thép, cứng hơn và ít gãy hơn đồng thau, là thứ đang bị thay thế dần.
Ở Trung Quốc, những vật phẩm bằng sắt tiên phong được sử dụng cũng là sắt lấy từ thiên thạch, những chứng cứ khảo cổ học về những vật phẩm làm từ sắt non Open ở miền tây-bắc, gần Tân Cương trong thế kỷ VIII TCN. Các vật phẩm làm từ sắt non có cùng tiến trình như sắt được làm ở Trung Đông và châu Âu, và vì vậy người ta cho rằng chúg được nhập khẩu bởi những người không phải là người Trung Quốc .Trong những năm muộn hơn của nhà Chu ( khoảng chừng năm 550 TCN ), năng lực sản xuất sắt mới đã mở màn vì tăng trưởng cao của công nghệ tiên tiến lò nung. Sản xuất theo chiêu thức lò nung không khí nóng hoàn toàn có thể tạo ra nhiệt độ trên 1300 K, người Trung Quốc mở màn sản xuất gang thô và gang đúc .Nếu quặng sắt được nung với cacbon tới 1420 – 1470 K, một chất lỏng nóng chảy được tạo ra, là kim loại tổng hợp của khoảng chừng 96,5 % sắt và 3,5 % cacbon. Sản phẩm này cứng, hoàn toàn có thể đúc thành những đồ phức tạp, nhưng dễ gãy, trừ khi nó được phi-carbide hóa để loại bớt cacbon. Phần đa phần của sản xuất sắt từ thời nhà Chu trở đi là gang đúc. Sắt, tuy nhiên vẫn là mẫu sản phẩm thường thì, được sử dụng bởi những người nông dân trong hàng trăm năm, và không có ảnh hưởng tác động đáng kể đến diện mạo của Trung Quốc cho đến tận thời kỳ nhà Tần ( khoảng chừng năm 221 TCN ) .Việc sản xuất gang đúc ở châu Âu bị chậm trễ do những lò nung chỉ hoàn toàn có thể tạo ra nhiệt độ khoảng chừng 1000 K. Trong thời Trung cổ, ở Tây Âu sắt mở màn được làm từ bọt sắt để trở thành sắt non. Gang đúc sớm nhất ở châu Âu tìm thấy ở Thụy Điển, trong hai khu vực là Lapphyttan và Vinarhyttan, khoảng chừng từ năm 1150 đến 1350. Có giả thuyết cho rằng việc sản xuất gang đúc là do người Mông Cổ trải qua nước Nga truyền đến những khu vực này, nhưng không có chứng cứ vững chãi cho giả thuyết này. Trong bất kể trường hợp nào, vào cuối thế kỷ 14 thì thị trường cho gang đúc mở màn được hình thành do nhu yếu cao về gang đúc cho những súng thần công .Việc nung chảy sắt thời kỳ tiên phong bằng than củi như thể nguồn nhiệt và chất khử. Trong thế kỷ XVIII, ở Anh việc phân phối gỗ bị giảm xuống và than cốc, một nguyên vật liệu hóa thạch, đã được sử dụng để thay thế sửa chữa. Cải tiến của Abraham Darby đã cung ứng nguồn năng lượng cho cuộc cách mạng công nghiệp .
Sắt là sắt kẽm kim loại được sử dụng nhiều nhất, chiếm khoảng chừng 95 % tổng khối lượng sắt kẽm kim loại sản xuất trên toàn quốc tế. Sự phối hợp của giá tiền thấp và những đặc tính tốt về chịu lực, độ dẻo, độ cứng làm cho nó trở thành không hề thay thế sửa chữa được, đặc biệt quan trọng trong những ứng dụng như sản xuất xe hơi, thân tàu thủy lớn, những bộ khung cho những khu công trình thiết kế xây dựng. Thép là kim loại tổng hợp nổi tiếng nhất của sắt, ngoài những còn có 1 số ít hình thức sống sót khác của sắt như :
Sắt là một trong những nguyên tố thông dụng nhất trên Trái Đất, chiếm khoảng chừng 5 % khối lượng vỏ Trái Đất. Phần lớn sắt được tìm thấy trong những dạng oxide sắt khác nhau, ví dụ điển hình như khoáng chất hematit, magnetit, taconit. Khoảng 5 % những thiên thạch chứa hỗn hợp sắt-niken. Mặc dù hiếm, chúng là những dạng chính của sắt sắt kẽm kim loại tự nhiên trên mặt phẳng Trái Đất .Trong công nghiệp, sắt được trích xuất ra từ những quặng của nó, hầu hết là từ hematit ( Fe2O3 ) và magnetit ( Fe3O4 ) bằng cách khử với cacbon trong lò luyện kim sử dụng luồng không khí nóng ở nhiệt độ khoảng chừng 2000 ℃. Trong lò luyện, quặng sắt, cacbon trong dạng than cốc, và những chất tẩy tạp chất như đá vôi được xếp ở phía trên của lò, luồng không khí nóng được đưa vào lò từ phía dưới .Than cốc phản ứng với oxy trong luồng không khí tạo ra cacbon monoxide :
- 2C + O2 → 2CO↑
Cacbon monoxide khử quặng sắt ( trong phương trình dưới đây là hematit ) thành sắt nóng chảy, và nó trở thành carbon dioxide :
- 3CO + Fe2O3 → 2Fe + 3CO2↑
Chất khử tạp chất được thêm vào để khử những tạp chất có trong quặng ( đa phần là silic dioxide cát và những silicat khác ). Các chất khử tạp chất chính là đá vôi ( calci cacbonat ) và đolomit ( magie cacbonat ). Các chất khử tạp chất khác hoàn toàn có thể cho vào tùy theo những tạp chất có trong quặng. Trong sức nóng của lò luyện đá vôi bị chuyển thành vôi sống ( CaO ) :
- CaCO3 → CaO + CO2↑
Sau đó calci oxide kết hợp với silic dioxide tạo ra xỉ.
- CaO + SiO2 → CaSiO3
Xỉ nóng chảy trong lò luyện ( silic dioxide thì không ). Ở phần dưới của lò luyện, xỉ nóng chảy do nhẹ hơn nên nổi lên phía trên sắt nóng chảy. Các cửa lò hoàn toàn có thể được mở để tháo xỉ hay sắt nóng chảy. Sắt khi nguội đi, tạo ra gang thô, còn xỉ hoàn toàn có thể được sử dụng để làm đường hay để cải tổ những loại đất nông nghiệp nghèo khoáng chất .Khoảng 1,1 tỷ tấn quặng sắt được sản xuất trên quốc tế vào năm 2000, với tổng trị giá trên thị trường vào lúc 25 tỷ đôla Mỹ. Việc khai thác quặng sắt diễn ra trên 48 vương quốc, nhưng 5 nhà phân phối lớn nhất là Trung Quốc, Brasil, Úc, Nga và Ấn Độ, chiếm tới 70 % lượng quặng khai thác trên quốc tế. 1,1 tỷ tấn quặng sắt này được sử dụng để sản xuất ra khoảng chừng 572 triệu tấn sắt thô .
Vai trò sinh học.
Sắt có vai trò rất thiết yếu so với mọi khung hình sống, ngoại trừ một số ít vi trùng. Nó hầu hết link không thay đổi bên trong những protein sắt kẽm kim loại, vì trong dạng tự do nó sinh ra những gốc tự do nói chung là độc với những tế bào. Nói rằng sắt tự do không có nghĩa là nó tự do chuyển dời trong những chất lỏng trong khung hình. Sắt link ngặt nghèo với mọi phân tử sinh học do đó nó sẽ gắn với những màng tế bào, acid nucleic, prôtêin v.v.Tuy nhiên, hàm lượng Fe trong khung hình là rất ít, chiếm khoảng chừng 0,004 % được phân bổ ở nhiều loại tế bào của khung hình. [ 13 ] Sắt là nguyên tố vi lượng tham gia vào cấu trúc thành phần Hemoglobin của hồng cầu, myoglobin của cơ vân và những sắc tố hô hấp ở mô bào và trong những enzim như : catalaz, peroxidaza … Fe là thành phần quan trọng của nhân tế bào. Cơ thể thiếu Fe sẽ bị thiếu máu nhất là phụ nữ có thai và trẻ nhỏ .Trong khung hình động vật hoang dã sắt link trong những tổng hợp heme ( là thành phần thiết yếu của cytochromes ), là những prôtêin tham gia vào những phản ứng oxy hóa-khử ( gồm có nhưng không số lượng giới hạn chỉ là quy trình hô hấp ) và của những prôtêin chuyên chở oxy như hêmôglôbin và myoglobin .Sắt vô cơ tham gia trong những phản ứng oxy hóa-khử cũng được tìm thấy trong những cụm sắt-lưu huỳnh của nhiều enzym, ví dụ điển hình như những enzym nitrogenase ( tham gia vào quy trình tổng hợp amonia từ nitơ và hiđrô ) và hydrogenase. Tập hợp những prôtêin sắt phi-heme có nghĩa vụ và trách nhiệm cho một dãy những tính năng trong 1 số ít mô hình khung hình sống, ví dụ điển hình như những enzym metan monooxygenase ( oxy hóa mêtan thành mêtanol ), ribonucleotide reductase ( khử ribose thành deoxyribose ; tổng hợp sinh học DNA ), hemerythrins ( luân chuyển oxy và ngưng kết trong những động vật hoang dã không xương sống ở biển ) và acid phosphatase tía ( thủy phân những este phosphat ). Khi khung hình chống lại sự nhiễm khuẩn, nó để riêng sắt trong prôtêin luân chuyển transferrin cho nên vì thế vi trùng không hề sử dụng được sắt .Sự phân phối sắt trong khung hình được kiểm soát và điều chỉnh trong khung hình động vật hoang dã có vú. Sắt được hấp thụ từ duodenum link với transferrin, và luân chuyển bởi máu đến những tế bào khác nhau. Vẫn chưa rõ chính sách link của sắt với những prôtêin. [ 14 ]Các nguồn thức ăn giàu sắt gồm có : thịt, cá, thịt gia cầm, đậu lăng, những loại đậu, rau chân vịt, tào phớ, đậu Thổ Nhĩ Kỳ, dâu tây và mầm ngũ cốc .Sắt được bổ trợ cho những người cần tăng cường chất này trong dạng sắt ( II ) fumarat. Tiêu chuẩn của RDA về sắt giao động dựa trên tuổi tác, giới tính, và nguồn sắt ăn kiêng ( sắt trên cơ sở heme có năng lực sinh học cao hơn ) [ 15 ]Cần chú ý quan tâm tới phần cảnh báo nhắc nhở dưới đây .
Tính chất hóa học.
Tác dụng với phi kim.
Sắt tính năng với hầu hết toàn bộ những phi kim khi đun nóng. Với những phi kim có tính oxy hóa mạnh như clo thì sẽ tạo thành những hợp chất trong đó sắt có số oxy hóa là + 3. Còn khi công dụng với oxy sẽ tạo ra sắt ( II, III ) oxide – oxide sắt từ .Ví dụ :
- 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3
- FeO + Fe2O3 → Fe3O4
- Fe + 2O2 → Fe3O4 (Vì khi Fe phản ứng với O2 ở nhiệt độ cao, 2 chất đã sinh ra cùng 1 lúc (FeO và Fe2O3) và lại tự xúc tác với nhau)
Fe3O4 là một hợp chất ion, tinh thể được tạo nên bởi những ion O2 -, ion Fe3 + và ion Fe2 +. Trong quy trình phản ứng, một phần sắt bị oxy hóa thành Fe2 +, một phần bị oxy hóa thành Fe3 +. Trong chất rắn trung bình cứ có 1 ion Fe2 + thì có 2 ion Fe3 + và 4 ion O2 − .Trong không khí ẩm sắt dễ bị gỉ theo phản ứng :
- 4Fe + O2 + nH2O → 2Fe2O3·nH2O
Đối với những phi kim yếu hơn như lưu huỳnh, .. tạo thành hợp chất trong đó sắt có số oxy hóa + 2 :
- Fe + S → FeS
Tác dụng với những hợp chất.
Thế điện cực chuẩn của sắt là : Fe2 + ( dd ) + 2 e → Fe Eo = – 0,44 VQua đó ta thấy sắt có tính khử trung bình .Sắt dễ tan trong dung dịch acid HCl và H2SO4 loãng :
- Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑
- Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2↑
Hay FeO + 2H + ( dd ) → Fe + ( dd ) + H2 ↑Đối với những acid có tính oxy hóa mạnh như HNO3 hay H2SO4 đặc nóng thì mẫu sản phẩm phản ứng sẽ là muối sắt với sắt có số oxy hóa + 3 và những loại sản phẩm khử của N : N2O, NO, NO2 hoặc của S : SO2. Ở nhiệt độ thường, trong acid nitric đặc và acid sunfuric đặc, sắt tạo ra lớp oxide bảo vệ sắt kẽm kim loại trở nên ” thụ động “, không bị hòa tan. Sắt đẩy những sắt kẽm kim loại yếu hơn ra khỏi dung dịch muối của chúng :
Các trạng thái oxy hóa chung của sắt gồm có :
Xem thêm: Sắt oxide
Sắt có bốn đồng vị tự nhiên không thay đổi là Fe54, Fe56, Fe57 và Fe58. Sự thông dụng tương đối của những đồng vị sắt trong tự nhiên là : Fe54 ( 5,8 % ), Fe56 ( 91,7 % ), Fe57 ( 2,2 % ) và Fe58 ( 0,3 % ) .Fe60 là đồng vị phóng xạ đã biến mất, nó có chu kỳ luân hồi bán rã dài ( 2,6 triệu năm ). [ 19 ] Đồng vị này không được tìm thấy trên Trái Đất mà nó là mẫu sản phẩm phân rã từ đồng vị niken-60. Phần lớn những việc làm trong quá khứ để đo thành phần đồng vị của sắt tập trung chuyên sâu vào việc xác lập những biến thể của Fe60 vì những quy trình kèm theo sự tổng hợp hạt nhân ( ví dụ điều tra và nghiên cứu thiên thạch ) và sự hình thành tài nguyên. Đồng vị Fe56 cũng gây ra sự đặc biệt quan trọng chú ý quan tâm của những nhà khoa học vì nó hoàn toàn có thể là hạt nhân không thay đổi nhất. Không thể thực thi những phản ứng phân hạch hay nhiệt hạch trên Fe56 mà hoàn toàn có thể giải phóng nguồn năng lượng. Điều này thì lại không đúng với những nguyên tố khác .Trong số những đồng vị không thay đổi, chỉ có Fe57 có spin − 50%. Vì nguyên do này, Fe57 có ứng dụng như là đồng vị spin trong hóa học và hóa sinh học .
Trong các pha của các thiên thạch Semarkona và Chervony Kut mối tương quan giữa mật độ của Ni60 (sản phẩm sinh ra của Fe60) và sự phổ biến của các đồng vị ổn định của sắt có thể được tìm thấy, nó chứng tỏ sự tồn tại của Fe60 trong thời gian hình thành của hệ Mặt Trời. Có khả năng là năng lượng giải phóng bởi sự phân rã của Fe60 góp phần cùng với năng lượng giải phóng bởi sự phân rã của hạt nhân phóng xạ Al26, để nung chảy lại và làm phân biệt các tiểu hành tinh sau sự hình thành của chúng trước đây 4,6 tỷ năm. Sự phổ biến của Ni60 hiện diện trong các vật chất ngoài Trái Đất có thể cung cấp thông tin để nhìn sâu hơn nữa vào nguồn gốc của hệ Mặt Trời cũng như lịch sử sơ kỳ của nó.[20]
Việc hấp thụ quá nhiều sắt gây ngộ độc, vì các sắt(II) dư thừa sẽ phản ứng với các peroxide trong cơ thể để sản xuất ra các gốc tự do. Khi sắt trong số lượng bình thường thì cơ thể có một cơ chế chống oxy hóa để có thể kiểm soát quá trình này. Khi dư thừa sắt thì những lượng dư thừa không thể kiểm soát của các gốc tự do được sinh ra.
Một lượng gây chết người của sắt so với trẻ 2 tuổi là ba gam sắt. Một gam hoàn toàn có thể sinh ra sự ngộ độc nguy hại. Danh mục của DRI về mức gật đầu cao nhất về sắt so với người lớn là 45 mg / ngày. Đối với trẻ nhỏ dưới 14 tuổi mức cao nhất là 40 mg / ngày .
Nếu sắt quá nhiều trong cơ thể (chưa đến mức gây chết người) thì một loạt các hội chứng rối loạn quá tải sắt có thể phát sinh, chẳng hạn như hemochromatosis. Vì lý do này, mọi người không nên sử dụng các loại hình sắt bổ sung trừ trường hợp thiếu sắt và phải có chỉ định của bác sĩ chuyên khoa.
- Doulias PT, Christoforidis S, Brunk UT, Galaris D. Endosomal and lysosomal effects of desferrioxamine: protection of HeLa cells from hydrogen peroxide-induced DNA damage and induction of cell-cycle arrest. Free Radic Biol Med. 2003;35:719-28.
- H. R. Schubert, History of the British Iron and Steel Industry… to 1775 AD (Routledge, London, 1957)
- R. F. Tylecote, History of Metallurgy (Institute of Materials, London 1992).
- R. F. Tylecote, ‘Iron in the Industrial Revolution’ in J. Day and R. F. Tylecote, The Industrial Revolution in Metals (Institute of Materials 1991), 200-60.
- Vai trò của sắt trong phát triển nền văn minh nhân loại
Liên kết ngoài.
Các hợp chất Fe ( sắt ).
Source: http://139.180.218.5
Category: Thuật ngữ đời thường