خصوصیات فیزیکی و شیمیایی فلز آهن

خواص فیزیکی و شیمیایی فلز آهن

آهن (آهن) به دلیل فراوانی ، استحکام و تطبیق پذیری یکی از فلزات پرکاربرد است. در زیر مروری بر خواص فیزیکی و شیمیایی آهن آورده شده است.

خواص کلیدی فیزیکی و شیمیایی آهن

خصوصیات فیزیکی آهن

ظاهر:

آهن یک فلز خاکستری نقره ای با درخشش فلزی است.

وقتی به شکل خالص خود باشد ، نسبتاً نرم است اما می تواند با عناصر آلیاژ مانند کربن (برای ساخت فولاد) سخت شود.

تراکم:

چگالی آهن تقریباً است7.87 گرم در سانتی متر مربع.

این چگالی نسبتاً زیاد ، آهن را به یک ماده مناسب برای برنامه های کاربردی که نیاز به جرم و قدرت دارند ، تبدیل می کند.

نقطه ذوب:

آهن نقطه ذوب بالایی دارد1538 درجه (2800 درجه F).

این نقطه ذوب بالا به استفاده از آن در برنامه های درجه حرارت بالا مانند ساخت فولاد کمک می کند.

نقطه جوش:

نقطه جوش آهن استدرجه 2862 (5182 درجه f).

هدایت الکتریکی:

آهن یک استهادی خوب برق، اگرچه به اندازه مس یا آلومینیوم خوب نیست. در صورت لزوم اغلب در اجزای الکتریکی و هادی ها استفاده می شود.

هدایت حرارتی:

آهن دارای هدایت حرارتی خوبی است ، با هدایت حرارتی در حدود80 W/m·K.

این امر آن را به یک ماده مؤثر برای انجام گرما در کاربردهای مختلف صنعتی تبدیل می کند.

مغناطیسی:

آهن استمغناطیسیبه شکل خالص آن است وفرومغناطیسیماده این بدان معنی است که به آهن ربا جذب می شود و می تواند مغناطیس شود.

این خاصیت به همین دلیل است که از آهن در تولید الکترومغناطیس ، موتورها و سایر دستگاههای مغناطیسی استفاده می شود.

سختی:

آهن خالص نسبتاً نرم است ، با سختی در حدود4.5 در مقیاس Mohsبشر با این حال ، آلیاژهای آهن مانند فولاد بسیار سخت تر و قوی تر هستند.

با افزودن کربن و سایر عناصر ، تشکیل موادی مانند چدن و ​​فولاد می توان سختی آهن را به میزان قابل توجهی بهبود بخشید.

انعطاف پذیری و انعطاف پذیری:

آهن استشکل‌پذیروتنرمبشر می توان آن را به سیم کشیده و در صورت خالص آن به ورق ها چکش زد. با این حال ، در محتوای کربن بالاتر شکننده تر می شود.

خصوصیات شیمیایی آهن

واکنش پذیری با اکسیژن:

آهن به راحتی با اکسیژن موجود در هوا واکنش نشان می دهد تا شکل بگیرداکسید آهن (Fe₂o₃)، معمولاً به عنوان زنگ زد.

زنگ زدهیک واکنش اکسیداسیون است که در آن آهن الکترونها را از دست می دهد و اکسید آهن را تشکیل می دهد ، به خصوص در حضور رطوبت و هوا.

واکنش با آب:

آهن می تواند با واکنش نشان دهداببرای تشکیل هیدروکسید آهن و گاز هیدروژن. این فرآیند هنگامی که آهن در معرض رطوبت و گرما قرار می گیرد ، به راحتی بیشتر اتفاق می افتد.

واکنش این است:

Fe {{0} H2o → Fe (OH) 2+ H2fe {4}}} H {{5} O \ RightArrow Fe (OH) _2 + H _2}} {8 {8}} H2 O} H2 O → Fe (

واکنش با اسیدها:

آهن با اسیدها واکنش نشان می دهدگاز هیدروژنوتنمک هایبشر به عنوان مثال ، هنگامی که آهن با اسید هیدروکلریک (HCL) واکنش نشان می دهد ، کلرید آهن و گاز هیدروژن را تشکیل می دهد:

fe +2 hcl → fecl 2+ h2fe + 2 hcl \ rightarrow fecl _2 + _2} {6}} hcl → fecl2+h2+h2

اکسیداسیون:

آهن معمولاً در دو حالت اکسیداسیون وجود دارد:+2 (fe²⁺)وت+3 (fe³⁺).

در آن+2 حالت، آهن ترکیباتی مانند آهن (II) اکسید (FEO) را تشکیل می دهد ، در حالی که در آن است+3 حالت، ترکیباتی مانند اکسید آهن (III) (Fe₂o₃) را تشکیل می دهد.

واکنش با هالوژن ها:

آهن واکنش نشان می دهدهالوژن(مانند کلر ، فلوئور ، برم و ید) برای شکل گیریهالیدهای آهنیبشر به عنوان مثال ، هنگامی که آهن با کلر واکنش نشان می دهد ، کلرید آهن را تشکیل می دهد:

fe+cl2 → fecl2fe+cl _2 \ RightArrow fecl _2 fe+cl2 → fecl2

واکنش با کربن:

آهن واکنش نشان می دهدکربندر دماهای بالا برای شکل گیریکاربید آهن (FE₃C)، که یک مؤلفه اصلی در فولاد و چدن است. این یکی از واکنشهای اصلی در ساخت فولاد است.

مقاومت در برابر خوردگی:

در حالی که آهن خالص نسبت به خوردگی (زنگ زدگی) بسیار مستعد است ، اما اغلب با عناصر دیگر (مانند کروم در فولاد ضد زنگ) آلیاژ می شود تا مقاومت خود را در برابر خوردگی بهبود بخشد.

در فولاد ضد زنگ ، آهن یک لایه اکسید منفعل را تشکیل می دهد که از اکسیداسیون و خوردگی بیشتر جلوگیری می کند.

واکنش با نیتروژن:

آهن واکنش نشان می دهدنیتروژندر دمای بالا برای شکل گیرینیترید آهن(fe₄n یا fe₆n). این در برخی از برنامه های تخصصی ، مانند تولید مواد با کارایی بالا مفید است.

رفتار الکتروشیمیایی:

آهن می تواند به عنوان هر دو عمل کندآنهوتکاتبدر واکنشهای الکتروشیمیایی ، بسته به شرایط اطراف. این خاصیت در گالوانیزه استفاده می شود ، جایی که آهن با لایه ای از روی پوشش داده می شود تا از زنگ زدگی جلوگیری شود.

پایان

آهن یک فلز همه کاره با چندین خاصیت فیزیکی و شیمیایی مهم است که آن را برای کاربردهای صنعتی و روزمره ضروری می کند. توانایی آن در تشکیل آلیاژ ، مقاومت در برابر خوردگی در هنگام درمان ، و واکنش با سایر عناصر ، طیف گسترده ای از کاربردها را به ویژه به شکل فولاد و چدن می دهد.