การบรรยายสรุปสั้น ๆ ของเหล็ก

เหล็กเป็นองค์ประกอบทางเคมี และ Atomic Number 26 ซึ่งเป็นโลหะที่อยู่ในกลุ่ม 8 ของตารางธาตุมันเป็นองค์ประกอบที่พบได้บ่อยที่สุดในโลกโดยมวลสองรองเท่านั้น (32.1% และ 30.1% ตามลำดับ) Cores.it เป็นองค์ประกอบที่พบบ่อยที่สุดเป็นอันดับสี่ในเปลือกโลกและถูกฝากไว้ส่วนใหญ่มาจากอุกกาบาตในสถานะโลหะซึ่งมีการค้นพบแร่ของมันการสกัดโลหะที่ใช้งานได้จากแร่เหล็กต้องใช้เตาเผาหรือเตาเผา (2,730 ° F) หรือสูงกว่าประมาณ 500 ° C (932 ° F) สูงกว่าที่จำเป็นในการหลอมทองแดงมนุษย์เริ่มต้นที่จะควบคุมกระบวนการในยูเรเซียในสหัสวรรษที่ 2 และการใช้เครื่องมือเหล็กและอาวุธเริ่มเข้ามาแทนที่ โลหะผสมทองแดงในบางพื้นที่มีเพียงประมาณ 1,200 BC. เหตุการณ์นี้ถือเป็นการเปลี่ยนจากยุคสำริดสู่ยุคเหล็กในโลกสมัยใหม่ Ferroalloys เช่นเหล็กสแตนเลสเหล็กหล่อและเหล็กพิเศษอยู่ไกล โลหะอุตสาหกรรมที่พบมากที่สุดเนื่องจากกลไกของพวกเขา คุณสมบัติและต้นทุนต่ำอุตสาหกรรมเหล็กจึงมีความสำคัญทางเศรษฐกิจมากและเหล็กเป็นโลหะที่ถูกที่สุดราคาไม่กี่ดอลลาร์ต่อกิโลกรัมหรือปอนด์พื้นผิวเหล็กบริสุทธิ์บริสุทธิ์และเรียบเป็นสีเทาเหมือนกระจกสีเทา ออกซิเจนและน้ำเป็นสีน้ำตาลเป็นออกไซด์เหล็กไฮเดรตสีดำซึ่งเป็นที่รู้จักกันทั่วไปว่าเป็นสนิมไม่ชอบออกไซด์ของโลหะอื่น ๆ ที่ก่อตัวเป็นชั้นที่ผ่านการพาสเทอ Corrode. iron ที่มีความบริสุทธิ์สูง (เช่นเหล็กอิเล็กโทรไลต์) มีความทนทานต่อการกัดกร่อนมากขึ้นร่างกายมนุษย์ที่เป็นผู้ใหญ่มีประมาณ 4 กรัม (0.005% ของน้ำหนักตัว) ของเหล็กส่วนใหญ่ในฮีโมโกลบินและ myoglobin ทั้งสองโปรตีนเหล่านี้มีบทบาทสำคัญใน การเผาผลาญของสัตว์มีกระดูกสันหลังการขนส่งออกซิเจนในเลือดและการเก็บออกซิเจนในกล้ามเนื้อตามลำดับเพื่อรักษาระดับที่จำเป็นการเผาผลาญเหล็กในร่างกายต้องใช้เหล็กขั้นต่ำในอาหาร ไซต์ของ oxidoreductases ที่สำคัญหลายอย่างที่จัดการกับการหายใจของเซลล์และการออกซิเดชั่นและการลดลงของพืชและสัตว์ทางเคมีสถานะการออกซิเดชั่นที่พบบ่อยที่สุดของเหล็กคือเหล็ก (II) และเหล็ก (III). เหล็กแบ่งปันคุณสมบัติหลายอย่างของโลหะทรานซิชันอื่น ๆ รวมถึงองค์ประกอบกลุ่ม 8 อื่น ๆ รูทีเนียมและออสเมียม สารประกอบเหล็กในสถานะออกซิเดชันต่างๆ -2 ถึง +7 เหล็กยังก่อให้เกิดสารประกอบการประสานงานจำนวนมาก สิ่งเหล่านี้บางอย่างเช่น Ferrocene, Ferric Oxalate และ Prussian Blue มีการใช้งานด้านอุตสาหกรรมการแพทย์หรือการวิจัยที่สำคัญ

คุณสมบัติ

allotrope:

อย่างน้อยสี่ allotropes (การจัดเรียงที่แตกต่างกันของอะตอมในของแข็ง) ของเหล็กเป็นที่รู้จักกันมักจะแสดงถึงα, γ, Δและεสามรูปแบบแรกจะพบได้ที่ความดันปกติเมื่อเหล็กหลอมเหลวถูกทำให้เย็นลงเหนือจุดเยือกแข็งของ 1538 ° C มันจะตกผลึกลงใน delta allotrope ด้วยโครงสร้างผลึกลูกบาศก์ (BCC) ที่เน้นร่างกายเป็นศูนย์กลาง C, มันกลายเป็น allotrope เหล็กแกมม่า, โครงสร้างผลึกลูกบาศก์ (FCC) หรือออสเทนไนท์, และต่ำกว่า 912 ° C, โครงสร้างผลึกเปลี่ยนไปเป็น BCC α-iron allotrope อีกครั้งคุณสมบัติทางกายภาพของเหล็กที่แรงกดดันและอุณหภูมิสูงมากได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางเนื่องจากพวกเขาเกี่ยวข้องกับทฤษฎีหลักของโลกและดาวเคราะห์ดวงอื่น อีกหนึ่งโครงสร้างหกเหลี่ยมที่เต็มไปด้วย (HCP) หรือที่รู้จักกันในชื่อε-iron. เฟสอุณหภูมิที่สูงขึ้นจะเปลี่ยนเป็น rofin iron แต่ที่ความดันสูงขึ้นมีหลักฐานการทดลองที่ขัดแย้งกันสำหรับการมีอยู่ของเฟสβที่เสถียรที่แรงกดดันสูงกว่า 50 GPa และอุณหภูมิอย่างน้อย 1,500 เคมันควรมีโครงสร้าง orthogonal หรือโครงสร้าง HCP คู่ (สับสนคำว่า "β-iron " บางครั้งก็ใช้เพื่ออ้างถึงα-iron เหนือจุดคูรีเมื่อมันเปลี่ยนจาก ferromagnetic เป็น paramagnetic แม้ว่าโครงสร้างผลึกของมันจะไม่เปลี่ยนแปลง)เป็นที่เชื่อกันโดยทั่วไปว่าแกนภายในของโลกประกอบด้วยโลหะผสมเหล็ก -nickel ที่มีโครงสร้างε (หรือβ)

จุดหลอมเหลวและจุดเดือด

จุดหลอมเหลวและการเดือดของเหล็กและเอนทัลปีของการทำให้เป็นอะตอมนั้นต่ำกว่าองค์ประกอบ 3 มิติก่อนหน้านี้จาก Scandium ถึง Chromium ซึ่งชี้ให้เห็นว่าการมีส่วนร่วมของอิเล็กตรอน 3 มิติไปยังพันธะโลหะลดลงเนื่องจากความเฉื่อยที่สูงขึ้นเรื่อย ๆ ค่าขององค์ประกอบก่อนหน้านี้แมงกานีสเนื่องจากองค์ประกอบนี้มี subshell 3D ที่เต็มไปด้วยครึ่งหนึ่งดังนั้นอิเล็กตรอน D ของมันจึงมีแนวโน้มที่จะลดลงได้น้อยกว่าแนวโน้มเดียวกันจะปรากฏขึ้นสำหรับรูทีเนียมมากกว่า Osmiumจุดหลอมเหลวของเหล็กนั้นถูกกำหนดไว้อย่างดีสำหรับแรงกดดันน้อยกว่า 50 GPa สำหรับแรงกดดันที่สูงขึ้นข้อมูลที่ตีพิมพ์ (ณ ปี 2007) ยังคงแตกต่างกันไปตาม gigapascals และกว่าหนึ่งพันเคลวิน

คุณสมบัติแม่เหล็ก

เส้นโค้งแม่เหล็กของวัสดุ ferromagnetic เก้าชนิดแสดงความอิ่มตัว

1. แผ่นเหล็ก, 2. เหล็กซิลิคอน, 3. เหล็กหล่อ, 4. เหล็กทังสเตน, 5. เหล็กแม่เหล็ก, 6. เหล็กหล่อ, 7. นิกเกิล, 8. โคบอลต์, 9. แม่เหล็ก ต่ำกว่าจุดคูรีของ 770 ° C (1,420 ° F; 1,040 K), α-iron เปลี่ยนจาก paramagnetic เป็น ferromagnetic: สปินของอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่ทั้งสองในแต่ละอะตอมมักจะสอดคล้องกับสปินของเพื่อนบ้าน ฟิลด์นี้เกิดขึ้นเนื่องจากวงโคจรของอิเล็กตรอนทั้งสองนี้ (DZ2 และ DX2 −.Y2) ไม่ได้ชี้ไปที่อะตอมใกล้เคียงในโครงตาข่ายคริสตัลและไม่ได้มีส่วนร่วมในพันธะโลหะในกรณีที่ไม่มีแหล่งสนามแม่เหล็กภายนอกอะตอมแบ่งออกเป็นโดเมนแม่เหล็กโดยธรรมชาติประมาณ 10 ไมโครเมตรเช่นอะตอมในแต่ละโดเมนมีสปินขนานกัน แต่บางโดเมนมีทิศทางอื่น ของเหล็กเกือบเป็นศูนย์การใช้สนามแม่เหล็กภายนอกทำให้เกิดโดเมนแม่เหล็กในทิศทางเดียวกันที่จะเติบโตด้วยค่าใช้จ่ายของโดเมนแม่เหล็กที่อยู่ติดกันชี้ไปในทิศทางอื่นดังนั้นจึงช่วยเพิ่มสนามภายนอกผลกระทบนี้ใช้ในอุปกรณ์เช่นหม้อแปลงหัวบันทึกแม่เหล็กและมอเตอร์ไฟฟ้า ต้องใช้สนามแม่เหล็กที่มีแนวทางในการทำงานตามที่ออกแบบมา สิ่งสกปรกข้อบกพร่องของตาข่ายหรือขอบเขตของเมล็ดและอนุภาคสามารถ "แก้ไข " โดเมนแม่เหล็กในตำแหน่งใหม่ดังนั้นเอฟเฟกต์จะยังคงอยู่แม้หลังจากสนามแม่เหล็กภายนอกจะถูกลบออกดังนั้นจึงเปลี่ยนวัตถุเหล็กเป็นแม่เหล็ก (ถาวร)สารประกอบเหล็กบางชนิดมีพฤติกรรมที่คล้ายกันเช่นเฟอร์ไรต์รวมถึงแร่ธาตุแร่ธาตุรูปแบบผลึกของเหล็กผสม (II, III) ออกไซด์ FE3O4 (แม้ว่ากลไกอะตอมระดับเฟอร์ริออมาเมนต์ค่อนข้างแตกต่างกัน) Magnetite (Lodestone) ซึ่งมีการดึงดูดแบบถาวรตามธรรมชาติให้เข็มทิศทะเลที่เก่าแก่ที่สุด อนุภาคแม่เหล็กถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในสื่อการบันทึกแม่เหล็กเช่นหน่วยความจำแกนแม่เหล็กเทปแม่เหล็กฟลอปปี้และดิสก์แม่เหล็กจนกว่าพวกเขาจะถูกแทนที่ด้วยวัสดุที่ใช้โคบอลต์