Raudmetalli füüsikalised ja keemilised omadused
Raud (FE) on selle arvukuse, tugevuse ja mitmekülgsuse tõttu üks enim kasutatavaid metalle. Allpool on ülevaade raua füüsikalistest ja keemilistest omadustest.
Raua peamised füüsikalised ja keemilised omadused
| Omand | Väärtus\/kirjeldus |
|---|---|
| Välimus | Hõbedahall, metalliline läige |
| Tihedus | 7,87 g\/cm³ |
| Sulamispunkt | 1538 kraadi (2800 kraadi F) |
| Keemispunkt | 2862 kraadi (5182 kraadi F) |
| Elektrijuhtivus | Hea, kuid mitte nii kõrge kui vask või alumiinium |
| Soojusjuhtivus | 80 W/m·K |
| Magnetism | Ferromagnetiline (magnetiseerub) |
| Karedus | 4.5 MOHS -skaalal (pehmed puhtal kujul) |
| Elastsus | Kõrgtugev ja tempermitav puhtal kujul |
| Reaktsioonivõime hapnikuga | Moodustab raudoksiidi (rooste) |
| Reaktsioonivõime veega | Moodustab raua hüdroksiidi ja vesinikgaasi |
| Reaktsioonivõime hapetega | Moodustab raudsoolasid ja vesinikgaasi |
| Ühised oksüdatsiooni olekud | Fe²⁺ ja fe³⁺ |
| Korrosioonikindlus | Vastuvõtlik roostele, kuid sulamites täiustatud |
Raua füüsilised omadused
Välimus:
Raud on metallilise läikega hõbedahall metall.
See on puhtal kujul suhteliselt pehme, kuid seda saab karastada selliste legeerivate elementidega nagu süsinik (terase valmistamiseks).
Tihedus:
Raua tihedus on ligikaudu7,87 g\/cm³.
See suhteliselt kõrge tihedus muudab raua sobivaks materjaliks massi ja tugevust vajavate rakenduste jaoks.
Sulamispunkt:
Raual on kõrge sulamistemperatuur umbes1538 kraadi (2800 kraadi F).
See kõrge sulamistemperatuur aitab kaasa selle kasutamisele kõrgete temperatuuride rakendustes, näiteks terase valmistamine.
Keemispunkt:
Raua keemise punkt on2862 kraadi (5182 kraadi F).
Elektrijuhtivus:
Raud on ahea elektrijuht, kuigi mitte nii hea kui vask või alumiinium. Seda kasutatakse vajadusel sageli elektriliste komponentide ja juhtmete korral.
Soojusjuhtivus:
Raual on hea soojusjuhtivus, umbes soojusjuhtivusega80 W/m·K.
See teeb sellest tõhusa materjali soojuse läbiviimiseks erinevates tööstuslikes rakendustes.
Magnetism:
Raud onmagnetpuhtal kujul ja on aferromagnetilinematerjal. See tähendab, et seda köidavad magnetid ja see võib muutuda magnetiseerida.
See omadus on põhjus, miks rauda kasutatakse elektromagnetide, mootorite ja muude magnetiliste seadmete tootmisel.
Karedus:
Puhas raud on suhteliselt pehme, karedusega umbes4.5 MOHS skaalal. Raudsulamid nagu terased on aga palju raskemad ja tugevamad.
Raua kõvadust saab märkimisväärselt parandada, lisades süsinikku ja muid elemente, moodustades materjalid nagu malmist ja teras.
Elastsus ja malleaarsus:
Raud onkõrvaltoimelinejavormitav. Selle saab puhtal kujul tõmmata juhtmeteks ja lehtedeks tõmmata. Siiski muutub see suurema süsiniku sisalduse korral hapramaks.
Raua keemilised omadused
Reaktsioonivõime hapnikuga:
Raud reageerib õhus hapnikuga hõlpsalt moodustamiseksraudoksiid (fe₂o₃), üldtuntud kui rooste.
Roostetavon oksüdatsioonireaktsioon, kus raud kaotab elektronid ja moodustab raudoksiidi, eriti niiskuse ja õhu juuresolekul.
Reaktsioon veega:
Raud saab reageeridavesiRaua hüdroksiidi ja vesinikgaasi moodustamiseks. See protsess ilmneb kergemini, kui rauda puutub kokku niiskuse ja kuumuse tõttu.
Reaktsioon on:
Fe +2 h2o → fe (oh) 2+ h2fe + 2 h _2 o \\ parempoolne fe (oh) _2 + h {7}} fe {8}} h2 o) Fe (OH)
Reaktsioon hapetega:
Raud reageerib hapetegavesinikgaasjaraudsoolad. Näiteks kui raud reageerib vesinikkloriidhappega (HCL), moodustab see raudkloriidi ja vesinikgaasi:
Fe +2 hcl → fecl 2+ h2fe + 2 hcl \\ parempoolne fecl _2 + h {_2 fe {6}} hcl → fecl2+h2
Oksüdatsiooniseisundid:
Raud eksisteerib tavaliselt kahes oksüdatsiooni olekus:+2 (fe²⁺)ja+3 (fe³⁺).
Oma+2 olek, raud moodustab selliseid ühendeid nagu raud (II) oksiid (FEO), samas+3 olek, moodustab ühendid nagu raud (iii) oksiid (fe₂o₃).
Reaktsioon halogeenidega:
Raud reageerib kooshalogeenid(nagu kloor, fluor, broom ja jood) moodustubraudhalogeniidid. Näiteks kui raud reageerib klooriga, moodustab see raudkloriidi:
Fe+cl2 → fecl2fe+cl _2 \\ parempoolne fecl _2 fe+cl2 → fecl2
Reaktsioon süsinikuga:
Raud reageerib koossüsinikkõrgetel temperatuuridel moodustumiseksRaudne karbiid (Fe₃c), mis on terase ja malmist võtmekomponent. See on üks peamisi reaktsioone teras valmistamisel.
Korrosioonikindlus:
Ehkki puhas raud on korrosiooni suhtes väga vastuvõtlik, legeeritakse see sageli teiste elementidega (näiteks kroom roostevabast terasest), et parandada selle vastupidavust korrosioonile.
Roostevabast terasest moodustab raud passiivse oksiidikihi, mis hoiab ära edasise oksüdeerimise ja korrosiooni.
Reaktsioonivõime lämmastikuga:
Raud reageerib kooslämmastikkõrgendatud temperatuuridel moodustumiseksraudnitriid(Fe₄n või fe₆n). See on kasulik mõnes spetsiaalses rakenduses, näiteks suure jõudlusega materjalide tootmisel.
Elektrokeemiline käitumine:
Raud võib toimida niianoodjakatoodElektrokeemilistes reaktsioonides, sõltuvalt ümbritsevatest tingimustest. Seda omadust kasutatakse galvaniseerimisel, kus rauda kaetakse roostetamise vältimiseks tsingi kihiga.
Järeldus
Raud on mitmekülgne metall, millel on mitu olulist füüsikalist ja keemilist omadust, mis muudavad selle tööstuslike ja igapäevaste rakenduste jaoks hädavajalikuks. Selle võime moodustada sulameid, vastupidavusi korrosioonile ja reageerida teiste elementidega, annab sellele laia valiku, eriti terase ja malmi kujul.
