Железо — важнейший металл цивилизации, основа стали и чугуна. Элемент № 26. Ниже — карточка и описание.
| Символ | Fe |
|---|---|
| Латинское название | Ferrum |
| Атомный номер | 26 |
| Атомная масса | 55,845 а.е.м. |
| Категория | Переходные металлы |
| Группа | 8 |
| Период | 4 |
| Агрегатное состояние (20 °C) | твёрдое |
| Электронная конфигурация | [Ar] 4s² 3d⁶ |
| Полная конфигурация | 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶ |
| Электронов на внешнем уровне | 2 |
| Степени окисления | +2, +3 |
| Валентность | II, III |
| Электроотрицательность (по Полингу) | 1,83 |
| Температура плавления | 1538 °C |
| Температура кипения | 2861 °C |
| Год открытия | древность |
| Применение | сталь, чугун, магниты |
Это тот самый план, по которому характеристику элемента спрашивают в школе и на ЕГЭ: от положения в периодической системе — к строению атома, а от строения атома — к свойствам. Ниже — готовый разбор 26-го элемента (Железо, Fe). Такой же разбор для любого из 118 элементов построит конструктор характеристики элемента.
Железо (лат. Ferrum, символ Fe) — элемент с номером 26 и атомной массой 55,845, переходный металл VIII группы четвёртого периода. Электронная конфигурация [Ar] 3d⁶ 4s²; характерные степени окисления +2 и +3 (в оксидах, солях, ржавчине), реже +6. Это серебристо-серый ковкий металл, прочный и относительно тугоплавкий (плавится при 1538 °C). Важнейшая особенность железа — ферромагнетизм: оно притягивается магнитом и само может быть намагничено, на чём основаны магниты, электромоторы, трансформаторы. На влажном воздухе железо корродирует, покрываясь рыхлой ржавчиной (гидратированным оксидом), которая не защищает металл, поэтому железо и сталь приходится защищать покрытиями и легированием.
Железо — второй по распространённости металл земной коры (после алюминия) и главный металл человеческой цивилизации: целая историческая эпоха названа железным веком. В природе оно встречается в рудах — магнетите, гематите, буром железняке; чистое железо есть в метеоритах и, как полагают, составляет основу ядра Земли. Из железной руды в доменных печах получают чугун (сплав железа с высоким содержанием углерода), а из чугуна — сталь (сплав с меньшим содержанием углерода и добавками). Сталь и чугун — основные конструкционные материалы: из них делают машины, здания, мосты, инструменты, транспорт. Легированием (добавками хрома, никеля и др.) получают нержавеющую и специальные стали. Железо жизненно необходимо и биологически: оно входит в гемоглобин крови, который переносит кислород, и в ряд ферментов. Соседи железа — марганец и кобальт; о том, почему у переходных металлов несколько степеней окисления, читайте в гайдах о валентности и степени окисления, а массу оксидов железа считайте калькулятором молярной массы.
Основные +2 и +3. Соединения железа(II) — например, FeO, соли Fe²⁺; железа(III) — Fe₂O₃, ржавчина, соли Fe³⁺. Существует и редкая +6.
И то и другое — сплавы железа с углеродом. В чугуне углерода больше (более 2%), он твёрдый, но хрупкий. В стали углерода меньше, она прочная и ковкая. Из чугуна выплавляют сталь, удаляя лишний углерод.
Во влажном воздухе железо окисляется кислородом с образованием рыхлого гидратированного оксида — ржавчины. Она не защищает металл, поэтому коррозия идёт вглубь. Защищают железо покрытиями и легированием (нержавейка).
Железо — ферромагнетик: его атомы образуют области с согласованными магнитными моментами (домены), которые выстраиваются по внешнему полю. Поэтому железо притягивается и само намагничивается.
Оно входит в гемоглобин, который переносит кислород в крови, и в ряд ферментов. Недостаток железа приводит к анемии. Это справочная информация, а не медицинская рекомендация.