إحاطة قصيرة للحديد

الحديد عنصر كيميائي والرقم الذري 26 ، المعدن الذي ينتمي إلى المجموعة 8 من الجدول الدوري. هو العنصر الأكثر شيوعًا على الأرض عن طريق الكتلة ، والثاني فقط إلى الأكسجين (32.1 ٪ و 30.1 ٪ ، على التوالي) ، ويشكل معظم الأرض الخارجية والداخلية للأرض النوى. إنه العنصر الرابع الأكثر شيوعًا في قشرة الأرض ويتم ترسيبه في الغالب من النيازك في حالة معدنية ، حيث تم العثور على خاماتها أيضًا. (2،730 درجة فهرنهايت) أو أعلى ، حوالي 500 درجة مئوية (932 درجة فهرنهايت) أعلى من تلك المطلوبة لذاكرة النحاس. سبائك النحاس في بعض المناطق ، يعتبر هذا الحدث حوالي 1200 متر مكعب فقط من العصر البرونزي إلى العصر الحديدي. في العالم الحديث ، فريورالوي مثل الصلب والفولاذ المقاوم للصدأ والحديد الزهر والفولاذ الخاص. المعادن الصناعية الأكثر شيوعًا بسبب الميكانيكية الخصائص والتكلفة المنخفضة. وبالتالي فإن صناعة الصلب مهمة اقتصاديًا للغاية ، والحديد هو أرخص معدن ، بسعر بضعة دولارات لكل كيلوغرام أو رطل. الأكسجين والماء لتشكيل أكاسيد من الحديد المائي باللون البني إلى الأسود ، والمعروف باسم الصدأ يتسم الحديد المتفوق. استقلاب الفقاريات ونقل الأكسجين في تخزين الدم والأكسجين في العضلات ، على التوالي. للحفاظ على المستويات اللازمة ، يتطلب استقلاب الحديد في الجسم كمية لا تقل عن الحديد في النظام الغذائي. مواقع العديد من الأكسدة الهامة التي تتعامل مع التنفس الخلوي والأكسدة والانخفاض في النباتات والحيوانات.كيميائيًا ، فإن حالات الأكسدة الأكثر شيوعًا للحديد هي الحديد (II) والحديد (III). تشتركون في العديد من خصائص المعادن الانتقالية الأخرى ، بما في ذلك عناصر المجموعة 8 الأخرى والروثينيوم والأوسميوم. يشكل الحديد مركبات في حالات الأكسدة المختلفة ، -2 إلى +7. يشكل الحديد أيضًا العديد من مركبات التنسيق ؛ بعض هذه ، مثل الفيروسين ، أوكسالات الحديديك ، والأزرق البروسي ، لها تطبيقات صناعية أو طبية أو بحثية مهمة.

سمات

allotrope:

ما لا يقل عن أربعة allotropes (ترتيبات مختلفة من الذرات في المواد الصلبة) من الحديد معروفة ، وعادة ما يدل على α ، γ ، Δ ، و ε.تتم ملاحظة الأشكال الثلاثة الأولى عند الضغط الطبيعي. عندما يتم تبريد الحديد المنصهر فوق نقطة التجمد من 1538 درجة مئوية ، فإنه يتبلور في الدلتا من الدلتا مع بنية بلورية مكعبة (BCC) المتمحورة حول الجسم. C ، يصبح allotrope الحديد جاما ، والهيكل البلوري المكعب (FCC) المتمحور حول الوجه (FCC) أو أوستنيت. في أقل من 912 درجة مئوية ، يتغير الهيكل البلوري مرة أخرى إلى allotrope BCC α-iron.كما تمت دراسة الخواص الفيزيائية للحديد في ضغوط عالية جدًا ودرجات حرارة على نطاق واسع ، حيث إنها ذات صلة بالنظريات الأساسية للأرض والكواكب الأخرى. في درجات حرارة أعلى من حوالي 10 GPa وضع مئات من كلفن أو أقل ، تتحول α-in إلى α-in. هناك هيكل آخر معبأ سداسي (HCP) ، والمعروف أيضًا باسم ε-in-in-intrade that that consure ton inction include to ε ، ولكن عند الضغط العالي.هناك بعض الأدلة التجريبية المثيرة للجدل لوجود مرحلة مستقرة في الضغوط التي تزيد عن 50 GPa ودرجات حرارة لا تقل عن 1500 K. يستخدم في بعض الأحيان في بعض الأحيان للإشارة إلى α-iron فوق نقطة الكوري عندما يتغير من المغناطيسية المغناطيسية إلى الباراماج المغناطيسية ، على الرغم من أن بنية البلورة لا يتغير.)يُعتقد عمومًا أن النواة الداخلية للأرض يتكون من سبيكة حديد نيكل بهيكل ε (أو β).

نقطة الانصهار ونقطة الغليان

نقاط انصهار والغليان من الحديد وحماسها من الانحلال أقل من تلك الموجودة في العناصر ثلاثية الأبعاد السابقة من Scandium إلى الكروم ، مما يشير إلى أن مساهمة الإلكترونات ثلاثية الأبعاد في الترابط المعدني تتناقص مع انجذابها بشكل متزايد إلى الخمول ، فهي أعلى من قيمة العنصر السابق المنغنيز ، نظرًا لأن هذا العنصر يحتوي على فرع ثلاثي الأبعاد مملوءة نصف مملوءة ، وبالتالي فإن إلكترونات D أقل عرضة للتخليص. يظهر نفس الاتجاه للروثينيوم بدلاً من الأوسميوم.يتم تعريف نقطة انصهار الحديد بشكل جيد لضغوط أقل من 50 GPA. بالنسبة للضغوط العليا ، لا تزال البيانات المنشورة (اعتبارًا من عام 2007) تختلف باختلاف عشرات من Gigapascals وأكثر من ألف Kelvin.

الخواص المغناطيسية

منحنيات المغنطة من تسع مواد مغناطيسية ، والتي تظهر التشبع.

1. صفيحة ، 2. الصلب السيليكون ، 3. الصلب المصبوب ، 4. الصلب التنغستن ، 5. الفولاذ المغناطيسي ، 6. الحديد الزهر ، 7. النيكل ، 8. الكوبالت ، 9. المغنتيت أسفل نقطة الكوري البالغة 770 درجة مئوية (1420 درجة فهرنهايت ؛ 1،040 ك) ، يتغير الحديد α من المغنطيسية إلى الجزور المغناطيسية: تدور في الإلكترونات غير المقيدة في كل ذرة عادة مع يدور مع جيرانهم ، مما يؤدي الحقل. هذا يحدث لأن المدارات من هذين الإلكترونات (DZ2 و DX2 −.Y2) لا تشير إلى الذرات المجاورة في الشبكة البلورية وبالتالي لا تشارك في الترابط المعدني.في حالة عدم وجود مصدر حقل مغناطيسي خارجي ، تنقسم الذرات تلقائيًا إلى المجالات المغناطيسية حوالي 10 ميكرومتر ، بحيث يكون للذرات في كل مجال تدور متوازي ، ولكن بعض المجالات لها اتجاهات أخرى. من الحديد تقريبا الصفر.يؤدي تطبيق مجال مغناطيسي خارجي إلى أن ينمو المجال في نفس الاتجاه على حساب المجالات المغناطيسية المجاورة التي تشير إلى اتجاهات أخرى ، وبالتالي تعزيز المجال الخارجي. يستخدم هذا التأثير في الأجهزة مثل المحولات ورؤوس التسجيل المغناطيسي والمحركات الكهربائية التي تتطلب مجالًا مغناطيسيًا موجهًا للعمل كما هو مصمم. يمكن أن "الشوائب أو عيوب الشبكة أو حدود الحبوب والجسيمات " إصلاح "المجالات المغناطيسية في مواضع جديدة ، لذلك يستمر التأثير حتى بعد إزالة المجال المغناطيسي الخارجي وبالتالي تحويل الأشياء الحديدية إلى مغناطيس (دائم).تظهر بعض مركبات الحديد سلوكًا مشابهًا ، مثل الفريت ، بما في ذلك المغنتيت المعدني ، الشكل البلوري لأكسيد الحديد المختلط (II ، III) Fe3O4 (على الرغم من أن آلية النطاق الذري ، المغناطيسية الفيريمية ، مختلفة إلى حد ما). المغنتيت (لودستون) ، مع مغنطة دائمة طبيعية ، وفرت البوصلات البحرية الأقدم. تم استخدام جزيئات المغنتيت على نطاق واسع في وسائط التسجيل المغناطيسي مثل الذاكرة الأساسية المغناطيسية والشريط المغناطيسي والأقراص المرنة والمغناطيسية حتى يتم استبدالها بمواد قائمة على الكوبالت.