تعريف
حديد- عنصر المجموعة الثامنة من الفترة الرابعة من الجدول الدوري للعناصر الكيميائية بقلم D. I. Mendeleev.
ورقم المجلد هو 26. الرمز هو Fe (باللاتينية "ferrum"). من أكثر المعادن شيوعاً في القشرة الأرضية (المركز الثاني بعد الألومنيوم).
الخصائص الفيزيائية للحديد
الحديد معدن رمادي. في شكله النقي يكون ناعمًا جدًا ومرنًا ولزجًا. التكوين الإلكتروني لمستوى الطاقة الخارجي هو 3d 6 4s 2. يظهر الحديد في مركباته حالات الأكسدة "+2" و"+3". درجة انصهار الحديد هي 1539 درجة مئوية. يشكل الحديد تعديلين بلوريين: الحديد α وγ. الأول منهما يحتوي على شبكة مكعبة تتمحور حول الجسم، والثاني يحتوي على شبكة مكعبة تتمحور حول الوجه. الحديد α مستقر ديناميكيًا حراريًا في نطاقين من درجات الحرارة: أقل من 912 ومن 1394 درجة مئوية إلى نقطة الانصهار. بين 912 و1394 درجة مئوية، يكون الحديد مستقرًا.
تعتمد الخواص الميكانيكية للحديد على نقائه - أي محتوى كميات صغيرة جدًا من العناصر الأخرى فيه. يمتلك الحديد الصلب القدرة على إذابة العديد من العناصر في حد ذاته.
الخواص الكيميائية للحديد
في الهواء الرطب، يصدأ الحديد بسرعة، أي. مغطى بطبقة بنية من أكسيد الحديد المائي، والذي، بسبب قابليته للتفتيت، لا يحمي الحديد من المزيد من الأكسدة. في الماء، يتآكل الحديد بشكل مكثف؛ مع وفرة الوصول إلى الأكسجين، يتم تشكيل أشكال هيدرات أكسيد الحديد (III):
2Fe + 3/2O 2 + nH 2 O = Fe 2 O 3 ×H 2 O.
مع نقص الأكسجين أو صعوبة الوصول، يتم تشكيل أكسيد مختلط (II، III) Fe 3 O 4:
3Fe + 4H 2 O (v) ↔ Fe 3 O 4 + 4 H 2.
يذوب الحديد في حمض الهيدروكلوريك بأي تركيز:
الحديد + 2HCl = FeCl2 + H2.
يحدث الذوبان في حامض الكبريتيك المخفف بالمثل:
الحديد + ح 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2.
في المحاليل المركزة لحمض الكبريتيك، يتأكسد الحديد إلى الحديد (III):
2Fe + 6H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O.
ومع ذلك، في حامض الكبريتيك، الذي يقترب تركيزه من 100٪، يصبح الحديد سلبيًا ولا يحدث أي تفاعل عمليًا. يذوب الحديد في المحاليل المخففة والمتوسطة التركيز لحمض النيتريك:
Fe + 4HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + NO + 2H2O.
عند التركيزات العالية من حمض النيتريك، يتباطأ الذوبان ويصبح الحديد سلبيًا.
مثل المعادن الأخرى، يتفاعل الحديد مع مواد بسيطة. تحدث التفاعلات بين الحديد والهالوجينات (بغض النظر عن نوع الهالوجين) عند تسخينها. يحدث تفاعل الحديد مع البروم عند زيادة ضغط بخار الأخير:
2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3؛
3Fe + 4I 2 = الحديد 3 أنا 8.
يحدث أيضًا تفاعل الحديد مع الكبريت (المسحوق) والنيتروجين والفوسفور عند تسخينه:
6Fe + N 2 = 2Fe 3 N؛
2Fe + P = Fe 2 P؛
3Fe + P = Fe 3 P.
الحديد قادر على التفاعل مع المعادن غير مثل الكربون والسيليكون:
3Fe + C = الحديد 3 C؛
من بين تفاعلات تفاعل الحديد مع المواد المعقدة، تلعب التفاعلات التالية دورًا خاصًا - فالحديد قادر على اختزال المعادن الموجودة في سلسلة النشاط على يمينه من المحاليل الملحية (1)، واختزال مركبات الحديد (III) ( 2):
Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu (1)؛
الحديد + 2FeCl 3 = 3FeCl 2 (2).
يتفاعل الحديد عند ضغط مرتفع مع أكسيد غير ملح - CO لتكوين مواد ذات تركيبة معقدة - الكربونيل - Fe (CO) 5، Fe 2 (CO) 9 و Fe 3 (CO) 12.
الحديد، في غياب الشوائب، يكون مستقرًا في الماء وفي المحاليل القلوية المخففة.
الحصول على الحديد
الطريقة الرئيسية للحصول على الحديد هي من خام الحديد (الهيماتيت، المغنتيت) أو التحليل الكهربائي لمحاليل أملاحه (في هذه الحالة يتم الحصول على الحديد "النقي"، أي الحديد بدون شوائب).
أمثلة على حل المشكلات
مثال 1
| يمارس | تمت معالجة مقياس الحديد Fe 3 O 4 بوزن 10 جم أولاً باستخدام 150 مل من محلول حمض الهيدروكلوريك (كثافة 1.1 جم/مل) مع جزء كتلي من كلوريد الهيدروجين بنسبة 20%، ثم تمت إضافة الحديد الزائد إلى المحلول الناتج. تحديد تكوين الحل (بالنسبة المئوية بالوزن). |
| حل | دعونا نكتب معادلات التفاعل وفقا لشروط المشكلة: 8HCl + Fe3O4 = FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O (1); 2FeCl 3 + Fe = 3FeCl 2 (2). بمعرفة كثافة وحجم محلول حمض الهيدروكلوريك، يمكنك العثور على كتلته: م سول (حمض الهيدروكلوريك) = V(حمض الهيدروكلوريك) × ρ (حمض الهيدروكلوريك)؛ م سول (حمض الهيدروكلوريك) = 150×1.1 = 165 جم. دعونا نحسب كتلة كلوريد الهيدروجين: m(HCl) = m sol (HCl) ×ω(HCl)/100%; م(حمض الهيدروكلوريك) = 165×20%/100% = 33 جم. الكتلة المولية (كتلة مول واحد) من حمض الهيدروكلوريك، محسوبة باستخدام جدول العناصر الكيميائية بواسطة D.I. مندليف – 36.5 جم/مول. لنجد كمية كلوريد الهيدروجين: v(HCl) = m(HCl)/M(HCl); الخامس (حمض الهيدروكلوريك) = 33/36.5 = 0.904 مول. الكتلة المولية (كتلة مول واحد) من المقياس، محسوبة باستخدام جدول العناصر الكيميائية بواسطة D.I. مندليف – 232 جم/مول. لنجد كمية مادة المقياس: v(Fe3O4) = 10/232 = 0.043 مول. وفقا للمعادلة 1، v(HCl): v(Fe 3 O 4) = 1: 8، وبالتالي، v (HCl) = 8 v (Fe 3 O 4) = 0.344 مول. ومن ثم فإن كمية كلوريد الهيدروجين المحسوبة بالمعادلة (0.344 مول) ستكون أقل من تلك المشار إليها في بيان المشكلة (0.904 مول). ولذلك، فإن حمض الهيدروكلوريك فائض وسيحدث تفاعل آخر: Fe + 2HCl = FeCl 2 + H2 (3). دعونا نحدد كمية مادة كلوريد الحديديك المتكونة نتيجة التفاعل الأول (نستخدم مؤشرات للدلالة على تفاعل معين): v 1 (FeCl 2): v (Fe 2 O 3) = 1:1 = 0.043 مول؛ الخامس 1 (FeCl 3): الخامس (الحديد 2 يا 3) = 2:1؛ v 1 (FeCl 3) = 2 × v (Fe 2 O 3) = 0.086 مول. دعونا نحدد كمية كلوريد الهيدروجين التي لم تتفاعل في التفاعل 1 وكمية كلوريد الحديد (II) المتكونة أثناء التفاعل 3: v rem (HCl) = v(HCl) – v 1 (HCl) = 0.904 – 0.344 = 0.56 مول؛ v 3 (FeCl 2): v rem (HCl) = 1:2؛ v 3 (FeCl 2) = 1/2 × v rem (HCl) = 0.28 مول. دعونا نحدد كمية مادة FeCl 2 المتكونة أثناء التفاعل 2، والكمية الإجمالية لمادة FeCl 2 وكتلتها: v 2 (FeCl 3) = v 1 (FeCl 3) = 0.086 مول؛ v 2 (FeCl 2): v 2 (FeCl 3) = 3:2؛ v 2 (FeCl 2) = 3/2× v 2 (FeCl 3) = 0.129 مول؛ مجموع v (FeCl 2) = v 1 (FeCl 2) + v 2 (FeCl 2) + v 3 (FeCl 2) = 0.043 + 0.129 + 0.28 = 0.452 مول؛ m(FeCl 2) = v sum (FeCl 2) × M(FeCl 2) = 0.452 × 127 = 57.404 جم. دعونا نحدد كمية المادة وكتلة الحديد التي دخلت في التفاعلين 2 و 3: v 2 (Fe): v 2 (FeCl 3) = 1:2؛ v 2 (Fe) = 1/2× v 2 (FeCl 3) = 0.043 مول؛ v 3 (Fe): v rem (HCl) = 1:2؛ v 3 (Fe) = 1/2×v rem (HCl) = 0.28 مول؛ مجموع v (Fe) = v 2 (Fe) + v 3 (Fe) = 0.043+0.28 = 0.323 مول؛ m(Fe) = v sum (Fe) ×M(Fe) = 0.323 ×56 = 18.088 جم. دعونا نحسب كمية المادة وكتلة الهيدروجين المنطلق في التفاعل 3: v(H 2) = 1/2×v rem (HCl) = 0.28 مول؛ م(ح 2) = الخامس(ح 2) ×م(ح 2) = 0.28 × 2 = 0.56 جم. نحدد كتلة المحلول الناتج m’sol والجزء الكتلي من FeCl 2 الموجود فيه: م’ سول = م سول (حمض الهيدروكلوريك) + م(Fe 3 O 4) + م(Fe) – م(H 2); |
حديد(باللاتينية Ferrum)، fe، العنصر الكيميائي للمجموعة الثامنة من النظام الدوري لمندليف؛ العدد الذري 26، الكتلة الذرية 55.847؛ معدن فضي أبيض لامع. يتكون العنصر في الطبيعة من أربعة نظائر مستقرة: 54 الحديد (5.84%)، 56 الحديد (91.68%)، 57 الحديد (2.17%) و 58 الحديد (0.31%).
مرجع تاريخي. كان الحديد معروفًا في عصور ما قبل التاريخ، لكنه وجد استخدامًا واسع النطاق في وقت لاحق، لأنه نادر جدًا في الطبيعة في حالة حرة، وأصبح استخراجه من الخامات ممكنًا فقط عند مستوى معين من التطور التكنولوجي. وربما كانت هذه هي المرة الأولى التي يتعرف فيها الإنسان على الحديد النيزكي، كما تدل أسماؤه في لغات الشعوب القديمة: فكلمة "بني-بت" المصرية القديمة تعني "الحديد السماوي"؛ يرتبط Sideros اليوناني القديم بالكلمة اللاتينية sidus (الحالة المضاف إليها Sideris) - النجم، الجسم السماوي. في النصوص الحثية في القرن الرابع عشر. قبل الميلاد ه. J. مذكور كمعدن سقط من السماء. تحتفظ اللغات الرومانسية بجذر الاسم الذي أطلقه الرومان (على سبيل المثال، الفرنسية Ferr، الإيطالية Ferro).
تم اختراع طريقة الحصول على الحديد من الخامات في غرب آسيا في الألفية الثانية قبل الميلاد. هـ؛ وبعد ذلك انتشر استخدام الحديد إلى بابل ومصر واليونان؛ للتغيير العصر البرونزيأتى العصر الحديدي.يقول هوميروس (في الأغنية الثالثة والعشرين من الإلياذة) إن أخيل منح قرصًا مصنوعًا من الحديد للفائز في مسابقة رمي القرص. في أوروبا وروسيا القديمة، استقبلت النساء لعدة قرون عملية صنع الجبن.تم اختزال خام الحديد بالفحم في مسبك مبني في حفرة. تم ضخ الهواء إلى الحدادة باستخدام المنفاخ، وتم فصل منتج الاختزال - kritsa - عن الخبث بواسطة ضربات المطرقة وتم تشكيل منتجات مختلفة منه. ومع تحسن طرق النفخ وزيادة ارتفاع الموقد، زادت درجة حرارة العملية وتم كربنة جزء من الحديد، أي تم الحصول عليه الحديد الزهر; كان هذا المنتج الهش نسبيًا يعتبر نفايات إنتاجية. ومن هنا جاء اسم الحديد الزهر "الحديد الخام" و "الحديد الخام" - الحديد الخام الإنجليزي. في وقت لاحق، لوحظ أنه عند تحميل الحديد الزهر، بدلا من خام الحديد، تم الحصول على قشرة حديدية منخفضة الكربون أيضا، وتبين أن هذه العملية المكونة من مرحلتين أكثر ربحية من عملية نفخ الجبن. في القرنين الثاني عشر والثالث عشر. كانت طريقة الصراخ منتشرة بالفعل. في القرن الرابع عشر بدأ صهر الحديد الزهر ليس فقط كمنتج شبه لمزيد من المعالجة، ولكن أيضًا كمواد لصب المنتجات المختلفة. يعود تاريخ إعادة بناء الموقد إلى فرن ذو عمود ("domnitsa")، ومن ثم إلى فرن لافح، إلى نفس الوقت أيضًا. في منتصف القرن الثامن عشر. في أوروبا، بدأ استخدام عملية البوتقة للحصول عليها يصبحوالتي كانت معروفة في سوريا في أوائل العصور الوسطى، ولكن تبين فيما بعد أنها منسية. في هذه الطريقة، يتم إنتاج الفولاذ عن طريق صهر الشحنات المعدنية في أوعية صغيرة (البوتقات) من كتلة شديدة المقاومة للحرارة. في الربع الأخير من القرن الثامن عشر. بدأت عملية تحويل الحديد الخام إلى حديد في قاع الفرن العاكس الناري في التطور. أدت الثورة الصناعية في القرن الثامن عشر وأوائل القرن التاسع عشر، واختراع المحرك البخاري، وبناء السكك الحديدية، والجسور الكبيرة، والأسطول البخاري، إلى خلق طلب كبير على الحديد وسبائكه. ومع ذلك، فإن جميع الطرق الحالية لإنتاج الحديد لا تستطيع تلبية احتياجات السوق. بدأ الإنتاج الضخم للصلب فقط في منتصف القرن التاسع عشر، عندما تم تطوير عمليات بيسيمر وتوماس والموقد المفتوح. في القرن 20th نشأت عملية الصهر بالفرن الكهربائي وانتشرت على نطاق واسع، مما أدى إلى إنتاج فولاذ عالي الجودة.
انتشار في الطبيعة. من حيث المحتوى في الغلاف الصخري (4.65٪ بالكتلة)، يحتل الحديد المرتبة الثانية بين المعادن (يحتل الألومنيوم المرتبة الأولى). يهاجر بقوة في القشرة الأرضية، مكونًا حوالي 300 معدن (أكاسيد، كبريتيدات، سيليكات، كربونات، تيتانات، فوسفات، إلخ). يلعب الحديد دورًا نشطًا في العمليات المنصهرة والحرارية المائية والجينات الفائقة، والتي ترتبط بتكوين أنواع مختلفة من رواسبه. الحديد هو معدن موجود في أعماق الأرض، ويتراكم في المراحل الأولى من تبلور الصهارة، في الصخور فوق القاعدية (9.85%) والأساسية (8.56%) (في الجرانيت تبلغ نسبته 2.7%) فقط. في المحيط الحيوي، يتراكم الحديد في العديد من الرواسب البحرية والقارية، مكونًا الخامات الرسوبية.
تلعب تفاعلات الأكسدة والاختزال دورًا مهمًا في جيوكيمياء الحديد، أي انتقال الحديد ثنائي التكافؤ إلى الحديد ثلاثي التكافؤ والعكس. في المحيط الحيوي، في وجود المواد العضوية، يتم تقليل الحديد 3+ إلى الحديد 2+ ويهاجر بسهولة، وعندما يواجه الأكسجين الجوي، يتأكسد الحديد 2+، ويشكل تراكمات من هيدروكسيدات الحديد ثلاثي التكافؤ 3-حديد التكافؤ لونه أحمر، أصفر، بني. يحدد هذا لون العديد من الصخور الرسوبية واسمها - "التكوين ذو اللون الأحمر" (الطين والطين الأحمر والبني والرمال الصفراء وما إلى ذلك).
الخصائص الفيزيائية والكيميائية. لا تتحدد أهمية الحديد في التكنولوجيا الحديثة فقط من خلال توزيعه على نطاق واسع في الطبيعة، ولكن أيضًا من خلال مجموعة من الخصائص القيمة للغاية. إنه من البلاستيك، يسهل تشكيله في كل من الحالات الباردة والساخنة، ويمكن دحرجته وختمه وسحبه. تعمل القدرة على إذابة الكربون والعناصر الأخرى كأساس لإنتاج سبائك الحديد المختلفة.
يمكن أن يتواجد السائل على شكل شبكتين بلوريتين: a - و g - مكعب متمركز حول الجسم (bcc) ومكعب متمحور حول الوجه (fcc). أقل من 910 درجة مئوية، يكون a - fe مع شبكة مخفية مستقرًا (a = 2.86645 å عند 20 درجة مئوية). بين 910 درجة مئوية و1400 درجة مئوية، يكون تعديل g مع شبكة fcc مستقرًا (a = 3.64 å). فوق 1400 درجة مئوية، يتم تشكيل شبكة bcc d-fe (a = 2.94 å) مرة أخرى، وتكون مستقرة حتى درجة حرارة الانصهار (1539 درجة مئوية). أ - الحديد ذو مغناطيسية حديدية تصل إلى 769 درجة مئوية (نقطة كوري). التعديل g -fe و d -fe هما مغناطيسيان.
تم اكتشاف التحولات المتعددة الأشكال للحديد والصلب عند التسخين والتبريد في عام 1868 على يد د.ك. تشيرنوف. أشكال الكربون مع J. حلول صلبةعمليات الزرع التي توجد فيها ذرات C، ذات نصف قطر ذري صغير (0.77 å)، في فجوات الشبكة البلورية المعدنية، التي تتكون من ذرات أكبر (نصف القطر الذري fe 1.26 å). يسمى المحلول الصلب للكربون في g-fe . الأوستينيت، وفي (أ -في- الفريت. المحلول الصلب المشبع للكربون بالجرام - يحتوي الحديد على 2.0% C بالوزن عند 1130 درجة مئوية؛ يذوب a-fe فقط 0.02-0.04% درجة مئوية عند 723 درجة مئوية، وأقل من 0.01% عند درجة حرارة الغرفة. لذلك متى تصلبيتم تشكيل الأوستينيت مارتنسيت -محلول صلب مفرط التشبع من الكربون في الحديد، صعب للغاية وهش. مزيج من تصلب مع أجازة(عن طريق التسخين إلى درجات حرارة منخفضة نسبيًا لتقليل الضغوط الداخلية) يجعل من الممكن نقل المزيج المطلوب من الصلابة والليونة إلى الفولاذ.
الخصائص الفيزيائية للحديد تعتمد على نقائه. تحتوي مواد الحديد الصناعية عادة على شوائب من الكربون والنيتروجين والأكسجين والهيدروجين والكبريت والفوسفور. وحتى عند التركيزات المنخفضة جدًا، فإن هذه الشوائب تغير خصائص المعدن بشكل كبير. لذلك، الكبريت يسبب ما يسمى. هشاشة حمراءوالفوسفور (حتى 10 -20٪ ف) - برودة; تقليل الكربون والنيتروجين بلاستيك، ويزيد الهيدروجين هشاشة G. (ما يسمى بالتقصف الهيدروجيني). تقليل محتوى الشوائب إلى 10 -7 - 10-9% يؤدي إلى تغييرات كبيرة في خصائص المعدن، ولا سيما إلى زيادة الليونة.
فيما يلي الخصائص الفيزيائية للحديد، والتي تتعلق أساسًا بالمعادن التي يقل محتوى الشوائب فيها عن 0.01% بالوزن:
نصف القطر الذري 1.26 å
نصف القطر الأيوني fe 2+ o.80 å، fe 3+ o.67 å
الكثافة (20 درجة مئوية) 7.874 جم / سم 3
ر ر 1539 درجة مئوية
تي كيبحوالي 3200 درجة مئوية
معامل درجة حرارة التمدد الخطي (20 درجة مئوية) 11.7·10 -6
الموصلية الحرارية (25 درجة مئوية) 74.04 الثلاثاء/(م ك)
تعتمد السعة الحرارية للسائل على بنيته وتتغير بطريقة معقدة مع درجة الحرارة؛ متوسط السعة الحرارية النوعية (0-1000 درجة مئوية) 640.57 ي/(كلغ·ل) .
المقاومة الكهربائية (20 درجة مئوية)
9.7·10 -8 أوم م
معامل درجة الحرارة للمقاومة الكهربائية
(0-100 درجة مئوية) 6.51·10 -3
معامل يونغ 190-210 10 3 من / م. 2
(19-21 10 3 كجم ق / مم 2)
معامل درجة الحرارة لمعامل يونج
معامل القص 84.0 10 3 من / م 2
قوة الشد على المدى القصير
170-210 من / م 2
استطالة 45-55%
صلابة برينل 350-450 من / م 2
قوة الخضوع 100 من / م 2
قوة التأثير 300 من / م 2
تكوين الغلاف الإلكتروني الخارجي لذرة الحديد 3 د 6 4s 2 . يُظهر الحديد تكافؤًا متغيرًا (المركبات المكونة من الحديد ثنائي التكافؤ وثلاثي التكافؤ هي الأكثر استقرارًا). مع الأكسجين، يشكل الحديد أكسيد الحديد، وأكسيد الحديد 2 o 3، وأكسيد أكسيد الحديد 3 o 4 (مركب من الحديد مع الحديد 2 o 3، الذي له البنية الإسبنيل) . في الهواء الرطب عند درجات الحرارة العادية، يصبح الحديد مغطى بالصدأ السائب (fe 2 o 3 نح 2 س). بسبب مساميته، فإن الصدأ لا يمنع وصول الأكسجين والرطوبة إلى المعدن وبالتالي لا يحميه من المزيد من الأكسدة. نتيجة لأنواع التآكل المختلفة، يتم فقدان ملايين الأطنان من الحديد سنويًا، فعند تسخين الحديد في الهواء الجاف إلى درجة حرارة أعلى من 200 درجة مئوية، يصبح مغطى بطبقة رقيقة من الأكسيد، والتي تحمي المعدن من التآكل في درجات الحرارة العادية؛ هذا هو أساس الطريقة التقنية لحماية Zh. الصبغة الزرقاء.عند تسخينه في بخار الماء، يتأكسد الحديد ليشكل الحديد 3 o 4 (أقل من 570 درجة مئوية) أو الحديد (أعلى من 570 درجة مئوية) ويطلق الهيدروجين.
يتشكل هيدروكسيد Fe(oh)2 على شكل راسب أبيض عندما تعمل القلويات الكاوية أو الأمونيا على المحاليل المائية لأملاح fe2+ في جو من الهيدروجين أو النيتروجين. عندما يتلامس مع الهواء، يتحول fe(oh)2 أولاً إلى اللون الأخضر، ثم يتحول إلى اللون الأسود، وفي النهاية يتحول سريعًا إلى هيدروكسيد بني محمر fe(oh)3. يُظهر أكسيد Feo الخصائص الأساسية. أكسيد Fe 2 o 3 مذبذب وله وظيفة حمضية ضعيفة التعبير؛ بالتفاعل مع الأكاسيد الأساسية (على سبيل المثال، mgo)، فإنها تشكل الفريت - مركبات من النوع fe 2 o 3 ن meo، التي لها خصائص مغناطيسية حديدية وتستخدم على نطاق واسع في الإلكترونيات الراديوية. يتم التعبير عن الخصائص الحمضية أيضًا في الحديد سداسي التكافؤ، الموجود في شكل فرات، على سبيل المثال k 2 feo 4، وأملاح حمض الحديديك غير المعزولة في الحالة الحرة.
F. يتفاعل بسهولة مع الهالوجينات وهاليدات الهيدروجين، مما يعطي الأملاح، على سبيل المثال، كلوريدات fecl 2 و fecl 3. عندما يتم تسخين السائل مع الكبريت، يتم تشكيل كبريتيدات Fes وFes 2. كربيدات ز. سمنتيت) و fe 2 c (كربيد إلكتروني) - يترسب من المحاليل الصلبة للكربون في السائل عند التبريد. يتم إطلاق الحديد 3 ج أيضًا من محاليل الكربون في السائل السائل بتركيزات عالية من النيتروجين، مثل الكربون، مما يعطي محاليل صلبة خلالية من السائل؛ ومن هذه العناصر، يتم إطلاق النتريدات fe 4 n وfe 2 n. مع الهيدروجين، ينتج الحديد فقط الهيدريدات غير المستقرة، والتي لم يتم تحديد تركيبها بدقة. عند تسخينه، يتفاعل الحديد بقوة مع السيليكون والفوسفور، مكونًا مبيدات السيليكات (على سبيل المثال، fe 3 si) والفوسفيدات (على سبيل المثال، fe 3 p).
المركبات السائلة التي تحتوي على العديد من العناصر (O، s، وما إلى ذلك) التي تشكل بنية بلورية لها تركيبة متغيرة (على سبيل المثال، يمكن أن يختلف محتوى الكبريت في أحادي الكبريتيد من 50 إلى 53.3٪). هذا بسبب عيوب في التركيب البلوري. على سبيل المثال، في أكسيد الحديدوز، يتم استبدال بعض أيونات الحديد 2+ في مواقع الشبكة بأيونات الحديد 3+؛ للحفاظ على الحياد الكهربائي، تظل بعض مواقع الشبكة التي تنتمي إلى أيونات الحديد 2+ فارغة ويكون الطور (wüstite) في الظروف العادية له الصيغة fe 0.947 o.
تفاعل جي مع حمض النيتريك.مركز hno 3 (كثافة 1.45 جم / سم 3) يخمل الحديد بسبب ظهور طبقة أكسيد واقية على سطحه؛ يذيب hno 3 السائل مع تكوين أيونات fe 2+ أو fe 3+، ويتم اختزاله إلى mh 3 أو n 2 o و n 2.
محاليل أملاح الحديد ثنائية التكافؤ في الهواء غير مستقرة - يتأكسد الحديد 2+ تدريجياً إلى الحديد 3+. المحاليل المائية للأملاح السائلة بسبب التحلل المائيلديك رد فعل حمضي. إضافة أيونات fe 3+ ثيوسيانات scn - إلى محاليل الأملاح تعطي لونًا أحمر دمويًا ساطعًا بسبب ظهور fe (scn) 3، مما يجعل من الممكن اكتشاف وجود جزء واحد من fe 3+ في حوالي 10 6 أجزاء من الماء. J. يتميز بالتعليم مركبات معقدة.
الاستلام والتطبيق. يتم الحصول على الحديد النقي بكميات صغيرة نسبيًا عن طريق التحليل الكهربائي للمحاليل المائية لأملاحه أو عن طريق اختزال أكاسيده بالهيدروجين. يجري تطوير طريقة للحصول مباشرة على الحديد من الخامات عن طريق التحليل الكهربائي للمصهورات. يتزايد إنتاج الحديد النقي بدرجة كافية تدريجيًا من خلال اختزاله المباشر من مركزات الخام بالهيدروجين أو الغاز الطبيعي أو الفحم عند درجات حرارة منخفضة نسبيًا.
الحديد هو المعدن الأكثر أهمية في التكنولوجيا الحديثة. في شكله النقي، لا يتم استخدام الحديد عمليا بسبب قوته المنخفضة، على الرغم من أنه في الحياة اليومية غالبا ما تسمى منتجات الصلب أو الحديد الزهر "الحديد". يتم استخدام الجزء الأكبر من الحديد في شكل سبائك ذات تركيبات وخصائص مختلفة جدًا. تمثل سبائك الحديد حوالي 95٪ من جميع المنتجات المعدنية. يتم صهر السبائك الغنية بالكربون (أكثر من 2٪ من الوزن) - الحديد الزهر - في أفران الصهر من خامات الحديد المخصب. يتم صهر الفولاذ من مختلف الدرجات (محتوى الكربون أقل من 2% بالوزن) من الحديد الزهر في الأفران والمحولات ذات الموقد المفتوح والكهربائي عن طريق أكسدة (حرق) الكربون الزائد، وإزالة الشوائب الضارة (أساسًا s، P، O) وإضافة عناصر صناعة السبائك. يتم صهر الفولاذ عالي السبائك (الذي يحتوي على نسبة عالية من النيكل والكروم والتنغستن وعناصر أخرى) في القوس الكهربائي وأفران الحث. لإنتاج الفولاذ وسبائك الحديد للأغراض الحرجة بشكل خاص، يتم استخدام عمليات جديدة - الفراغ، وإعادة صهر الخبث الكهربائي، وصهر البلازما وشعاع الإلكترون، وما إلى ذلك. ويجري تطوير طرق لصهر الفولاذ في وحدات تعمل بشكل مستمر تضمن جودة عالية للمعادن وأتمتة العمليات. العملية.
بناءً على الحديد، يتم إنشاء مواد يمكنها تحمل تأثيرات درجات الحرارة العالية والمنخفضة، والفراغ والضغوط العالية، والبيئات العدوانية، والفولتية المتناوبة العالية، والإشعاع النووي، وما إلى ذلك. وينمو إنتاج الحديد وسبائكه باستمرار. في عام 1971، تم صهر 89.3 مليون في الاتحاد السوفياتي. تالحديد الزهر و 121 مليون تيصبح.
L. A. Shvartsman، L. V. Vanyukova.
تم استخدام الحديد كمادة فنية منذ العصور القديمة في مصر (مسند الرأس من مقبرة توت عنخ آمون بالقرب من طيبة، منتصف القرن الرابع عشر قبل الميلاد، متحف الأشموليان، أكسفورد)، بلاد ما بين النهرين (الخناجر التي تم العثور عليها بالقرب من كركميش، 500 قبل الميلاد، المتحف البريطاني، لندن) ، الهند (عمود الحديد في دلهي، 415). منذ العصور الوسطى، تم الحفاظ على العديد من المنتجات الفنية للغاية من الحديد والصلب في البلدان الأوروبية (إنجلترا، فرنسا، إيطاليا، روسيا، إلخ) - الأسوار المزورة، ومفصلات الأبواب، وأقواس الحائط، ودوارات الطقس، وإطارات الصدر، والأضواء. يتم تشكيلها من خلال المنتجات المصنوعة من القضبان والمنتجات المصنوعة من صفائح معدنية ممددة (غالبًا ببطانة من الميكا) وتتميز بأشكالها المسطحة، وصورة ظلية رسومية خطية واضحة، ويمكن رؤيتها بشكل فعال على خلفية جيدة التهوية. في القرن 20th يستخدم الحديد في صناعة الحواجز الشبكية والأسوار والفواصل الداخلية المخرمة والشمعدانات والآثار.
تي إل.
الحديد في الجسم . الحديدوز موجود في الكائنات الحية لجميع الحيوانات والنباتات (في المتوسط حوالي 0.02٪)؛ وهو ضروري بشكل أساسي لاستقلاب الأكسجين وعمليات الأكسدة. وهناك كائنات حية (ما يسمى بالمركزات) قادرة على تجميعها بكميات كبيرة (على سبيل المثال، بكتيريا الحديدتصل إلى 17-20% فهرنهايت). ترتبط جميع الدهون تقريبًا في الكائنات الحيوانية والنباتية بالبروتينات. نقص الدهون يسبب تأخر النمو وظهور الأعراض داء الاخضرار في النبات,المرتبطة بانخفاض التعليم الكلوروفيل.للحديد الزائد أيضًا تأثير ضار على نمو النبات، مما يسبب، على سبيل المثال، عقم زهور الأرز والإصابة بالكلور. في التربة القلوية تتشكل مركبات الحديد التي لا يمكن لجذور النباتات امتصاصها، ولا تحصل عليها النباتات بكميات كافية؛ وفي التربة الحمضية، يمر الحديد إلى مركبات قابلة للذوبان بكميات زائدة. عندما يكون هناك نقص أو زيادة في مركبات الحديد القابلة للامتصاص في التربة، يمكن أن تحدث أمراض النبات على مساحات واسعة.
تدخل الألياف إلى جسم الحيوان والإنسان مع الغذاء (أغنى مصادرها هي الكبد، واللحوم، والبيض، والبقوليات، والخبز، والحبوب، والسبانخ، والبنجر). عادة، يتلقى الشخص 60-110 مع نظام غذائي ملغ J.، وهو ما يتجاوز بشكل كبير احتياجاته اليومية. يتم امتصاص الإخصاب الوارد من الغذاء في الجزء العلوي من الأمعاء الدقيقة، ومنها يدخل إلى الدم على شكل مرتبط بالبروتينات ويحمل مع الدم إلى الأعضاء والأنسجة المختلفة، حيث يترسب على شكل مادة ملقحة مجمع البروتين - الفيريتين. المستودع الرئيسي للدهون في الجسم هو الكبد والطحال. بسبب الحديد فيريتين، يتم تصنيع جميع المركبات التي تحتوي على الحديد في الجسم: يتم تصنيع الصباغ التنفسي في نخاع العظام الهيموجلوبين,في العضلات - الميوجلوبين,في الأنسجة المختلفة السيتوكروموغيرها من الانزيمات التي تحتوي على الحديد. تفرز الدهون من الجسم بشكل رئيسي من خلال جدار الأمعاء الغليظة (في البشر هناك حوالي 6-10 ملغيوميا) وإلى حد ما عن طريق الكلى. تتغير حاجة الجسم للدهون مع تقدم العمر والحالة البدنية. لكل 1 كجم من الوزن، يحتاج الأطفال - 0.6، البالغين - 0.1 والنساء الحوامل - 0.3 ملغي. يوميا. في الحيوانات، تبلغ الحاجة إلى الدهون تقريبًا (لكل 1 كلغالمادة الجافة في النظام الغذائي): لأبقار الألبان - 50 على الأقل ملغ,للحيوانات الصغيرة - 30-50 ملغ,للخنازير - ما يصل إلى 200 ملغ,للخنازير الحوامل - 60 ملغ.
في في كوفالسكي.
في الطب، تستخدم مستحضرات الحديد الطبية (الحديد المخفض، لاكتات الحديد، جليسيروفوسفات الحديد، كبريتات الحديد ثنائي التكافؤ، أقراص بلو، محلول المالات، فيراميد، هيموستيمولين، وغيرها) في علاج الأمراض المصحوبة بنقص الحديد في الجسم (. فقر الدم بسبب نقص الحديد)، وكذلك منشط عام (بعد الأمراض المعدية، وما إلى ذلك). تُستخدم نظائر الحديد (52 و55 و59 الحديد) كمؤشرات في البحوث الطبية الحيوية وتشخيص أمراض الدم (فقر الدم، وسرطان الدم، وكثرة الحمر، وما إلى ذلك).
أشعل.:المعادن العامة، م.، 1967؛ نيكراسوف بي في، أساسيات الكيمياء العامة، المجلد 3، م، 1970؛ ريمي ج.، دورة الكيمياء غير العضوية، العابرة. من الألمانية، المجلد 2، م، 1966؛ موسوعة كيميائية مختصرة، المجلد 2، م، 1963؛ ليفنسون إن آر، [منتجات مصنوعة من معادن حديدية وغير حديدية]، في كتاب: الفن الزخرفي الروسي، المجلد 1-3، م، 1962-65؛ فيرنادسكي السادس، مقالات بيوجيوكيميائية. 1922-1932، م. - ل، 1940؛ جرانيك إس، استقلاب الحديد في الحيوانات والنباتات، في المجموعة: العناصر الدقيقة، العابرة. من الإنجليزية، م.، 1962؛ ديكسون إم، ويب إف، إنزيمات، عابرة. من الإنجليزية، م.، 1966؛ neogi p.، الحديد في الهند القديمة، كلكتا، 1914؛ صديق ي. ن.، الحديد في العصور القديمة، ل.، 1926؛ فرانك إي. ب.، المشغولات الحديدية الفرنسية القديمة، حدبة. (كتلة)، 1950؛ ليستر ر.، أعمال الحديد المطاوع الزخرفية في بريطانيا العظمى، ل.، 1960.
تحميل الملخص
فوائد الحديد للجسم
تعتبر الوظيفة الرئيسية للحديد في الجسم هي تكوين الهيموجلوبين. وهذا ليس مستغربا، لأنه يحتوي على ثلاثة أرباع احتياطي الحديد. لكن في الهياكل البروتينية الأخرى تكون نسبة الحديد منخفضة نسبيًا - حوالي 5٪.
لماذا هناك حاجة للهيموجلوبين؟ يربط البروتين الذي يحتوي على كمية كبيرة من الحديد جزيئات الأكسجين، والتي يتم نقلها عبر الدم إلى الأنسجة والأعضاء العاملة. هذا هو السبب في أن انخفاض كمية الهيموجلوبين في الدم يؤثر بشكل مباشر على الصحة العامة والأداء. لذلك حتى فقدان الدم الطفيف محفوف باضطرابات الجسم. بالنسبة للرياضيين، يمكن أن يؤدي نقص الحديد إلى إضعاف التعافي بعد النشاط البدني المكثف.
ومن بين وظائف الحديد الأخرى يمكننا أن نذكر ما يلي:
- تجديد الطاقة للعضلات. أرخص مصدر للوقود للعضلات هو الأكسجين. بفضل تحولها من خلال سلسلة من التفاعلات الكيميائية، تتلقى العضلات الطاقة اللازمة للانكماش. بالإضافة إلى الأكسجين، يتم استخدام مصادر الطاقة الأخرى أيضا. هذه هي الفوسفات الموجودة في الخلايا - فوسفات الكرياتين وATP، وكذلك الجليكوجين في العضلات والكبد. ومع ذلك، فإن احتياطياتها صغيرة جدًا بحيث لا يمكنها دعم العمل الذي يستمر لأكثر من دقيقة واحدة. فوسفات الكرياتين يكفي للعمل لمدة تصل إلى 10 ثوانٍ، ATP - لمدة 2-3 ثوانٍ. كلما زاد تركيز الهيموجلوبين في الدم، زادت كمية الأكسجين التي يستطيع توفيرها للأنسجة والأعضاء العاملة. لكن نقص الحديد يمكن أن يسبب تشنجات عضلية تتفاقم أثناء فترات الراحة (النوم والجلوس).
- تجديد طاقة الدماغ. يحتاج الدماغ إلى الأكسجين مثل العضلات. علاوة على ذلك، فإن نقص الحديد محفوف بتطور مرض الزهايمر والخرف (الخرف المكتسب) والأمراض الأخرى الناجمة عن اضطرابات نشاط الدماغ.
- تنظيم درجة حرارة الجسم. يتم تنفيذ هذه الوظيفة بشكل غير مباشر عن طريق الحديد. يحدد استقرار تركيز الحديد في الدم مدى كفاية جميع العمليات الأيضية.
- تقوية جهاز المناعة. العنصر الدقيق ضروري لتكوين الدم. تتشكل خلايا الدم البيضاء (الخلايا الليمفاوية) والحمراء (كريات الدم الحمراء) في وجود الحديد. الأول مسؤول عن المناعة، والثاني يزود الدم بالأكسجين. إذا كانت كمية الحديد في الجسم طبيعية، فإنه قادر على مقاومة الأمراض بشكل مستقل. بمجرد انخفاض تركيز الحديد، تشعر بالأمراض المعدية.
- نمو الجنين. خلال فترة الحمل، من المهم استهلاك كمية كافية من الحديد، حيث يتم استهلاك بعض الحديد أثناء تكون الدم في الجنين. لكن نقص الحديد يزيد من خطر الولادة المبكرة، ويثير نقص الوزن لدى الأطفال حديثي الولادة واضطرابات في النمو.
كيف يتفاعل الحديد في الجسم
في حد ذاته، فإن التركيز الطبيعي للحديد في الجسم لا يضمن صحة جيدة ومناعة عالية وغياب الأمراض والأداء. لا يقل أهمية عن تفاعل هذا العنصر النزولي مع المواد الأخرى، لأن وظائف البعض يمكن أن تؤثر سلبا على وظائف الآخرين.
تجنب الجمع بين الحديد مع:
- فيتامين E والفوسفات: ضعف امتصاص الحديد.
- التتراسيكلين والفلوروكينولونات: يتم تثبيط عملية امتصاص الأخير.
- الكالسيوم: تعطل عملية امتصاص الحديد؛
- الحليب والقهوة والشاي - يزداد امتصاص الحديد سوءًا؛
- الزنك والنحاس - تعطلت عملية الامتصاص في الأمعاء؛
- بروتين الصويا - يتم قمع الامتصاص.
- الكروم: الحديد يمنع امتصاصه.
لكن حمض الأسكوربيك والسوربيتول والفركتوز وحمض السكسينيك يحسن امتصاص الجسم للحديد.
يجب أن تؤخذ هذه الفروق الدقيقة في الاعتبار عند تناول الأدوية التي تحتوي على الحديد، لأنه بدلا من تحسين رفاهيتك، يمكنك الحصول على التأثير المعاكس.
دور الحديد في حدوث ومسار الأمراض المختلفة
هناك العديد من الأمراض التي يمكن أن يؤدي فيها تناول الأطعمة الغنية بالحديد إلى تفاقم الحالة.
الأشخاص الذين لديهم مستويات عالية من الحديد في أجسادهم يكونون أكثر عرضة لخطر الإصابة بالالتهابات وأمراض القلب وبعض أنواع السرطان (خاصة الرجال).
في شكل الجذور الحرة، يثير الحديد تطور تصلب الشرايين. وينطبق الشيء نفسه على التهاب المفاصل الروماتويدي. استخدام الحديد في هذا المرض يثير التهاب المفاصل.
في حالة عدم تحمل الفرد للحديد، فإن تناول بعض الأطعمة يسبب حرقة المعدة والغثيان والإمساك والإسهال.
أثناء الحمل، يزيد الحديد الزائد من خطر الإصابة بأمراض المشيمة (تزيد الأكسدة الجذرية الحرة، مما يؤدي إلى موت الميتوكوندريا - "مستودعات" الأكسجين للخلايا).
مع الاضطرابات المرضية لامتصاص الحديد، يزداد خطر الإصابة بداء ترسب الأصبغة الدموية - تراكم الحديد في الأعضاء الداخلية (الكبد والقلب والبنكرياس).
ما هي الأطعمة التي تحتوي على الحديد؟
يتم تجديد احتياطيات الحديد من خلال الأطعمة ذات الأصل الحيواني والنباتي. الأول يحتوي على حديد "الهيم"، والثاني يحتوي على حديد "غير الهيم".
لامتصاص الهيم، يستخدمون المنتجات ذات الأصل الحيواني - لحم العجل ولحم البقر ولحم الخنزير ولحوم الأرانب ومخلفاتها (الكبد والكلى). للحصول على فوائد الفيتامينات غير الهيم، تحتاج إلى تناول فيتامين C في نفس الوقت مع الأطعمة التي تحتوي على الحديد.
أصحاب الرقم القياسي لمحتوى الحديد هي المنتجات التالية من أصل نباتي، mg Fe2+:
- الفول السوداني - 200 غرام من المنتج يحتوي على 120؛
- فول الصويا – لكل 200 غرام من المنتج – 8.89؛
- البطاطس – لكل 200 جرام من المنتج – 8.3؛
- الفاصوليا البيضاء – لكل 200 غرام من المنتج – 6.93؛
- الفاصوليا - لكل 200 غرام من المنتج - 6.61؛
- العدس – لكل 200 غرام من المنتج – 6.59؛
- السبانخ - في 200 غرام من المنتج - 6.43؛
- البنجر (قمم) - لكل 200 غرام من المنتج - 5.4؛
- الحمص – لكل 100 غرام من المنتج – 4.74؛
- براعم بروكسل – لكل 200 غرام من المنتج – 3.2؛
- الملفوف الأبيض – لكل 200 غرام من المنتج – 2.2؛
- البازلاء الخضراء – لكل 200 غرام من المنتج – 2.12.
من الأفضل تضمين دقيق الشوفان والحنطة السوداء ودقيق القمح الكامل وبراعم القمح في النظام الغذائي. ومن الأعشاب الزعتر، والسمسم (السمسم). يوجد الكثير من الحديد في فطر بورسيني المجفف والشانتيريل والمشمش والخوخ والتفاح والخوخ والسفرجل. وكذلك التين والرمان والفواكه المجففة.
ومن بين المنتجات الحيوانية، توجد احتياطيات الحديد في كلى لحوم البقر والكبد والأسماك والبيض (صفار البيض). في منتجات اللحوم - لحم العجل ولحم الخنزير والأرانب والديك الرومي. المأكولات البحرية (المحار، القواقع، المحار). الأسماك (الماكريل والسلمون الوردي).
امتصاص الحديد
ومن المثير للاهتمام أنه عند تناول منتجات اللحوم، يتم امتصاص الحديد بنسبة 40-50%، وعند تناول منتجات الأسماك بنسبة 10%. صاحب الرقم القياسي لامتصاص الحديد هو كبد الحيوانات.
ومن الأطعمة النباتية، تكون نسبة الحديد التي يتم امتصاصها أقل. ويمتص الإنسان ما يصل إلى 7% من البقوليات، و6% من المكسرات، و3% من الفواكه والبيض، و1% من الحبوب المطبوخة.
نصيحة! يستفيد الجسم من نظام غذائي يجمع بين المنتجات ذات الأصل النباتي والحيواني. عند إضافة 50 جرام من اللحم إلى الخضار، يتضاعف امتصاص الحديد. عند إضافة 100 جرام من السمك – ثلاث مرات، عند إضافة الفواكه التي تحتوي على فيتامين سي – خمس مرات
كيفية حفظ الحديد في الطعام وخلطه مع مواد أخرى
عند طهيها، تفقد الأطعمة بعضًا من عناصرها الغذائية، والحديد ليس استثناءً. الحديد الموجود في المنتجات الحيوانية أكثر مقاومة لدرجات الحرارة المرتفعة. مع الخضار والفواكه، كل شيء أكثر تعقيدا - جزء من الحديد يمر في الماء الذي يتم فيه طهي الطعام. السبيل الوحيد للخروج هو تقليل المعالجة الحرارية للمنتجات النباتية.
ولزيادة امتصاص الحديد، تناول الأطعمة التي تحتوي على الحديد إلى جانب فيتامين C. فنصف ثمرة جريب فروت أو برتقالة تكفي ليمتص الجسم منه ثلاثة أضعافه. التحذير الوحيد هو أن هذه القاعدة تنطبق فقط على المنتجات التي تحتوي على الحديد من أصل نباتي.
يتطلب النظام الغذائي فيتامين أ، الذي يؤدي نقصه إلى منع قدرة الجسم على استخدام احتياطي الحديد لتكوين خلايا الدم الحمراء (خلايا الدم الحمراء).
مع نقص النحاس، يفقد الحديد "حركته"، ونتيجة لذلك تتعطل عملية نقل المواد المفيدة من "المخازن" إلى الخلايا والأعضاء. لتجنب ذلك، قم بإضافة المزيد من البقوليات إلى نظامك الغذائي.
مزيج الحديد مع فيتامينات ب: تم تحسين "أداء" الأخير بشكل كبير.
لكن من الأفضل تناول منتجات الألبان والحبوب بشكل منفصل عن الأطعمة التي تحتوي على الحديد، لأنها تمنع امتصاص العناصر الدقيقة في الأمعاء.
متطلبات الحديد اليومية
- ما يصل إلى 6 أشهر - 0.3؛
- 7-11 شهرًا - 11؛
- ما يصل إلى 3 سنوات - 7؛
- ما يصل إلى 13 سنة – 8-10.
المراهقون:
- من 14 إلى 18 سنة (الأولاد) - 11؛ الفتيات - 15.
الكبار:
- الرجال – 8-10؛
- النساء تحت سن 50 عامًا – 15-18 عامًا؛ أكثر من 50 سنة – 8-10، النساء الحوامل – 25-27.
لماذا نقص الحديد خطير في الجسم؟
يعد نقص الحديد في الجسم خطيرًا بسبب الحالات التالية:
- فقر الدم الحاد، أو فقر الدم - انخفاض في تركيز الهيموجلوبين في الدم، مما يقلل أيضًا من عدد خلايا الدم الحمراء ويغير تركيبها النوعي. نتيجة فقر الدم هو انخفاض في وظيفة الجهاز التنفسي للدم وتطور تجويع الأكسجين في الأنسجة. يمكن التعرف على فقر الدم الحاد من خلال شحوب الجلد وزيادة التعب. الضعف والصداع المنتظم والدوخة هي علامات نقص الحديد. عدم انتظام دقات القلب (سرعة ضربات القلب) وضيق التنفس هي نذير مشاكل في القلب والرئتين.
- التعب وضعف العضلات.
- نزيف الحيض المفرط عند النساء.
يؤدي نقص الحديد في الجسم إلى تدهور الجلد، وهشاشة الأظافر، وتساقط الشعر. ضعف الذاكرة وزيادة التهيج من علامات نقص الحديد. انخفاض الأداء والنعاس المستمر هما نذير جوع الأكسجين.
يمكن أن يحدث نقص الحديد بسبب العوامل التالية:
- زيادة فقدان الدم. قد يكون السبب الجذري لهذا السيناريو هو نقل الدم من متبرع، والنزيف المفرط لدى النساء وتلف الأنسجة الرخوة؛
- النشاط البدني الهوائي والهوائي المكثف (تلك التي تطور القدرة على التحمل). خلال هذه التمارين، يجب على خلايا الدم الحمراء أن تحمل الأكسجين بشكل أسرع، ونتيجة لذلك يمكن أن يتضاعف استهلاك الهيموجلوبين اليومي تقريبًا؛
- النشاط العقلي النشط. أثناء العمل الإبداعي، لا يتم استهلاك احتياطيات الحديد فقط بشكل نشط، ولكن أيضًا الجليكوجين المخزن في الكبد والعضلات؛
- أمراض الجهاز الهضمي: التهاب المعدة مع انخفاض الحموضة، قرحة الاثني عشر، تليف الكبد، أمراض الأمعاء الذاتية تثير سوء امتصاص الحديد.
كيفية تعويض نقص الحديد بسرعة
وللتعويض عن نقص الحديد في الجسم، يوصي خبراء التغذية بتناول الأطعمة ذات الأصل النباتي والحيواني. الأول هو مصدر لما يسمى بالحديد "غير الهيم"، أي الحديد الذي لا يشكل جزءًا من الهيموجلوبين. في مثل هذه المنتجات، عادة ما يتم دمج الحديد مع فيتامين C.
أفضل الأطعمة لتكملة نقص الحديد هي الأطعمة غير الهيم مثل البقوليات والخضروات الورقية الخضراء، وكذلك الحبوب الكاملة.
تحتوي منتجات "الهيم" على الحديد، وهو جزء من الهيموجلوبين. أكبر احتياطيات الهيموجلوبين هي سمة من سمات جميع الأطعمة ذات الأصل الحيواني، وكذلك المأكولات البحرية. على عكس المنتجات "غير الهيم"، فإن منتجات "الهيم" تجدد احتياطيات الحديد بشكل أسرع، لأن الجسم يمتصها بسهولة أكبر.
نصيحة! على الرغم من حقيقة أن منتجات "الهيم" يمتصها الجسم بشكل أسرع، إلا أنه لا ينبغي عليك المبالغة في استخدامها. لتجديد مخزون الحديد، من الأفضل الجمع بين الأطعمة النباتية والحيوانية، مثل الخضار الورقية الخضراء واللحوم الحمراء.
لكن من المهم أن نتذكر أسرار الطهي، لأن النسبة النهائية للحديد في الطعام تعتمد على طرق الطهي. على سبيل المثال، تفقد الحبوب الكاملة حوالي 75% من احتياطيها من الحديد أثناء المعالجة. هذا هو السبب في أن دقيق الحبوب الكاملة ليس له أي فوائد للجسم تقريبًا. ويحدث نفس الشيء تقريبًا عند طهي الأطعمة ذات الأصل النباتي بالغليان - حيث يبقى جزء من الحديد في الماء. إذا قمت بطهي السبانخ لمدة 3 دقائق، فلن يتبقى أكثر من 10٪ من احتياطي الحديد لديك.
إذا كنت ترغب في الحصول على أقصى استفادة من الأطعمة النباتية، فحاول تجنب الطهي على المدى الطويل وتقليل كمية الماء. طريقة الطهي المثالية هي على البخار.
مع المنتجات ذات الأصل الحيواني، كل شيء أسهل بكثير - الحديد، وهو جزء من الهيموجلوبين، مقاوم للغاية للمعالجة الحرارية.
ما تحتاج لمعرفته حول الحديد الزائد في الجسم
سيكون من غير العدل افتراض أن المخاطر الصحية ترجع فقط إلى نقص الحديد. فائضها محفوف أيضًا بأعراض غير سارة. بسبب التراكم المفرط للحديد في الجسم، يتعطل عمل العديد من الأنظمة الوظيفية.
أسباب الجرعة الزائدة. في أغلب الأحيان، يكون سبب زيادة تركيز العناصر النزرة هو الفشل الوراثي، ونتيجة لذلك يزداد امتصاص الحديد عن طريق الأمعاء. وفي حالات أقل شيوعًا، نقل كميات كبيرة من الدم والاستخدام غير المنضبط للأدوية التي تحتوي على الحديد. يحدث هذا الأخير عندما تقوم بشكل مستقل بزيادة جرعة دواء يحتوي على الحديد عندما تفوت الجرعة التالية.
عندما يكون هناك فائض من الحديد في الجسم، يحدث هذا عادةً:
- تغيرات في تصبغ الجلد (غالبًا ما يتم الخلط بين الأعراض والتهاب الكبد) - يتحول لون راحتي اليد والإبط إلى اللون الأصفر، وتصبح الندبات القديمة داكنة. تكتسب الصلبة وسقف الفم واللسان أيضًا لونًا مصفرًا.
- اضطراب إيقاع القلب وتضخم الكبد.
- تنخفض الشهية ويزداد التعب وتصبح نوبات الصداع أكثر تواتراً.
- ينتهك عمل الجهاز الهضمي - الغثيان والقيء يتناوبان مع الإسهال، ويظهر ألم مؤلم في منطقة المعدة.
- انخفاض المناعة.
- يزداد احتمال الإصابة بالأمراض المعدية والأورام، على سبيل المثال، سرطان الكبد والأمعاء، وكذلك تطور التهاب المفاصل الروماتويدي.
المستحضرات المحتوية على الحديد
تشمل مستحضرات الحديد الأدوية التي تحتوي على أملاح ومجمعات من مركبات العناصر الدقيقة، بالإضافة إلى تركيباتها مع معادن أخرى.
لتجنب الحالات المرضية والمضاعفات، يجب تناول الأدوية التي تحتوي على الحديد فقط حسب وصفة الطبيب بعد سلسلة من الاختبارات. خلاف ذلك، فإن الحديد الزائد يمكن أن يؤدي إلى اضطراب في القلب والكبد والمعدة والأمعاء والدماغ.
- يغسل بكمية صغيرة من الماء.
- غير متوافق مع مكملات الكالسيوم، التتراسيكلين، ليفوميسيتين، وكذلك مضادات الحموضة (الماجيل، فوسفالوجيل، وما إلى ذلك)؛
- تؤخذ بجرعات صارمة. إذا فاتت الجرعة التالية من الدواء لسبب ما، تبقى الجرعة التالية دون تغيير. جرعة زائدة من الحديد (300 ملليغرام يوميا) يمكن أن تكون قاتلة.
- الحد الأدنى للدورة هو شهرين. خلال الشهر الأول، تعود مستويات الهيموجلوبين وخلايا الدم الحمراء إلى طبيعتها. في المستقبل، يهدف تناول الأدوية إلى تجديد احتياطيات الحديد (ملء "المستودع"). يتم تقليل الجرعة خلال الشهر الثاني.
يجب أن نتذكر أنه حتى لو تم اتخاذ جميع الاحتياطات، فإن تناول الأدوية التي تحتوي على الحديد يمكن أن يسبب آثارًا جانبية مثل احمرار الجلد، والغثيان، وفقدان الشهية، والنعاس، والصداع، واضطرابات الجهاز الهضمي (الإمساك، والإسهال، والمغص المعوي، وحرقة المعدة، والتجشؤ). طعم معدني في الفم. في بعض الحالات، قد تصبح الأسنان داكنة (يحتوي تجويف الفم على كبريتيد الهيدروجين، والذي يتحول عند تفاعله مع الحديد إلى كبريتيد الحديد).
نصيحة! لتجنب سواد الأسنان (مهم بشكل خاص للتسوس)، مباشرة بعد تناول المستحضرات التي تحتوي على الحديد، يجب شطف الفم. إذا كان الدواء متوفرًا على شكل جرعات سائلة، فمن الأفضل تناوله عبر القشة. في حالة ظهور أي من هذه الأعراض، يجب إيقاف الدواء على الفور
فيما يلي نظرة عامة على المنتجات التي تحتوي على الحديد.
من بين مستحضرات الحديد الموصوفة بشكل متكرر هي Conferon، وFeracryl، وFerrum lek، وGemostimulin. مزاياها هي الجرعة الأكثر دقة والحد الأدنى من الآثار الجانبية.
يتم حساب جرعة الدواء بشكل فردي - 2 ملغ لكل 1 كجم من وزن جسم المريض (ولكن ليس أكثر من 250 ملغ في اليوم). ومن أجل امتصاص أفضل، يتم تناول الأدوية مع الطعام، مع كمية قليلة من السائل.
يتم تشخيص التغيرات الإيجابية (زيادة عدد الخلايا الشبكية) في غضون أسبوع بعد بدء تناول الدواء. وبعد أسبوعين أو ثلاثة أسابيع أخرى، يزداد تركيز الهيموجلوبين.
| العقار | الافراج عن النموذج | مُجَمَّع |
| هيموفربرولونجاتوم | أقراص مغلفة بوزن 325 ملغ | كبريتات الحديدوز، في قرص واحد – 105 ملغ Fe2+ |
| تارديفيرون | أقراص طويلة المفعول | تكوّن الغشاء المخاطي وحمض الأسكوربيك في قرص واحد – 80 ملغ Fe2+ |
| فيروجلوكونات و فيرونال | أقراص 300 ملغ | غلوكونات الحديد، للقرص الواحد – 35 ملغ Fe2+ |
| فيروجرادوميت | أقراص مغلفة بالفيلم | كبريتات الحديد بالإضافة إلى مادة بلاستيكية – جرادوميت، في قرص واحد – 105 مجم Fe2+ |
| هيفيرول | كبسولات 350 ملغ | حمض الفوماريك، قرص واحد – 100 ملغ Fe2+ |
| أكتيفيرين | كبسولات، نقط بالفم، شراب | كبريتات الحديدوز، د، إل-سيرين (كبسولات وقطرات عن طريق الفم) وكبريتات الحديدوز، د، إل-سيرين، الجلوكوز، الفركتوز، سوربات البوتاسيوم (شراب). في كبسولة واحدة و1 مل من الشراب - 38.2 ملجم Fe2+، في 1 مل قطرات، في 1 مل من الشراب - و34.2 ملجم Fe2+ |
| جيمسينيرال-TD | كبسولات | حبيبات دقيقة من فومارات الحديد، وحمض الفوليك، والسيانوكوبالامين. كبسولة واحدة – 67 ملجم Fe2+ |
| جينو تارديفيرون | حبوب | كبريتات الحديدوز، وأحماض الفوليك والأسكوربيك، والتهاب الغشاء المخاطي. قرص واحد يحتوي على 80 ملجم Fe2+ |
| جلوبيرون | كبسولات جيلاتينية 300 ملغ | فومارات الحديد، فيتامينات ب6، ب12، حمض الفوليك، دوكوسات الصوديوم. كبسولة واحدة – 100 ملجم Fe2+ |
| رانفيرون-12 | كبسولات 300 ملغ | فومارات الحديد، أحماض الأسكوربيك والفوليك، السيانوكوبالامين، كبريتات الزنك، سترات الأمونيوم الحديد. كبسولة واحدة – 100 ملجم Fe2+ |
| قواعد سوربيفير | أقراص مغلفة مع إطلاق طويل الأمد لأيونات الحديد | كبريتات الحديد، وحمض الاسكوربيك، ومصفوفة (دورول). قرص واحد يحتوي على 100 ملجم Fe2+ |
| الطوطمة | محلول عن طريق الفم في أمبولات سعة 10 مل | جلوكونات الحديد والمنغنيز والنحاس وكذلك البنزوات وسيترات الصوديوم والسكروز. أمبولة واحدة – 50 ملغ Fe2+ |
| هيفيرول | كبسولات 350 ملغ | حمض فوماريك. كبسولة واحدة – 100 ملجم Fe2+ |
| فينيول | كبسولات | كبريتات الحديد، وأحماض الفوليك والأسكوربيك، والثيامين. وأيضا الريبوفلافين، السيانوكوبالامين، البيريدوكسين، الفركتوز، السيستين، بانتوثينات الكالسيوم، الخميرة. كبسولة واحدة – 45 ملجم Fe2+ |
موانع تناول الأدوية التي تحتوي على الحديد
|
|
|
|
|
|
موانع الشرطية: |
|
|
|
حقن الحديد وخصائصها موصوفة أدناه. بالإضافة إلى الكبسولات والأقراص التي تحتوي على الحديد، يتم وصف الحقن. استخدامها ضروري عندما:
- الأمراض المزمنة في الجهاز الهضمي، مصحوبة بانخفاض امتصاص الحديد. التشخيص: التهاب البنكرياس (التهاب البنكرياس)، متلازمة سوء الامتصاص، مرض الاضطرابات الهضمية، التهاب الأمعاء.
- التهاب القولون التقرحي ذو طبيعة غير محددة.
- عدم تحمل أملاح الحديد أو فرط الحساسية مع مظاهر الحساسية.
- قرحة هضمية في المعدة والاثني عشر خلال فترات التفاقم.
- فترة ما بعد الجراحة بعد إزالة جزء من المعدة أو الأمعاء الدقيقة.
ميزة الحقن هي التشبع السريع والحد الأقصى بالحديد مقارنة بالأشكال الأخرى لإطلاق الدواء.
مهم! عند تناول الأقراص والكبسولات، يجب ألا تتجاوز الجرعة القصوى 20-50 مجم (النتيجة المميتة ممكنة عند تناول 300 مجم من الحديد). عند الحقن، تعتبر الجرعة القصوى 100 ملغ من الحديد.
الآثار الجانبية عند إعطاء الحديد عن طريق الحقن: ضغط (ارتشاح) الأنسجة في موقع إعطاء الدواء، التهاب وريدي، خراجات، رد فعل تحسسي (في أسوأ الحالات، صدمة الحساسية تتطور على الفور)، متلازمة التخثر المنتشر داخل الأوعية، جرعة زائدة من الحديد.
أنواع الأدوية موضحة في الجدول
| العقار | الافراج عن النموذج | مُجَمَّع |
| فيروم ليك (العضل) | أمبولات 2 مل | هيدروكسيد الحديد والدكستران. أمبولة واحدة – 100 مجم Fe2+ |
| فينوفر (في الوريد) | أمبولات 5 مل | مجمعات هيدروكسيد الحديد والسكروز. أمبولة واحدة – 100 مجم Fe2+ |
| فيركوفن (عن طريق الوريد) | أمبولات 1 مل | سكريات الحديد ومحلول الكربوهيدرات وجلوكونات الكوبالت. أمبولة واحدة – 100 مجم Fe2+ |
| جيكتوفر (في العضل) | أمبولات 2 مل | مجمع الحديد والسوربيتول وحامض الستريك |
| فيرليسيت (محلول – في العضل، أمبولات – في الوريد) | محلول للحقن في أمبولات 1 و 5 مل | مجمع غلوكونات الحديد |
| فيربيتول (في العضل) | أمبولات 1 مل | مجمع السوربيتول الحديد |
تعريف
حديد- العنصر السادس والعشرون من الجدول الدوري . التعيين - Fe من الكلمة اللاتينية "ferrum". تقع في الفترة الرابعة، مجموعة VIIIB. يشير إلى المعادن. الشحنة النووية 26.
الحديد هو المعدن الأكثر شيوعًا في العالم بعد الألومنيوم: فهو يشكل 4% (بالوزن) من القشرة الأرضية. ويوجد الحديد على شكل مركبات مختلفة: الأكاسيد، والكبريتيدات، والسيليكات. ويوجد الحديد في حالته الحرة فقط في النيازك.
وتشمل أهم خامات الحديد خام الحديد المغناطيسي Fe 3 O 4، وخام الحديد الأحمر Fe 2 O 3، وخام الحديد البني 2Fe 2 O 3 × 3 H 2 O وخام الحديد الصاري Fe CO 3.
الحديد معدن فضي (الشكل 1) مطاوع. إنه مناسب جيدًا للتزوير والدرفلة وأنواع أخرى من المعالجة الميكانيكية. تعتمد الخواص الميكانيكية للحديد بشكل كبير على نقائه - على محتوى حتى كميات صغيرة جدًا من العناصر الأخرى فيه.
أرز. 1. الحديد. مظهر.
الكتلة الذرية والجزيئية للحديد
الوزن الجزيئي النسبي للمادة(M r) هو رقم يوضح عدد المرات التي تكون فيها كتلة جزيء معين أكبر من 1/12 كتلة ذرة الكربون، و الكتلة الذرية النسبية للعنصر(أ ص) - كم مرة يكون متوسط كتلة ذرات العنصر الكيميائي أكبر من 1/12 من كتلة ذرة الكربون.
نظرًا لوجود الحديد في الحالة الحرة على شكل جزيئات Fe أحادية الذرة، فإن قيم كتلته الذرية والجزيئية تتطابق. وهي تساوي 55.847.
التعديلات المتآصلة والتآصلية للحديد
يشكل الحديد تعديلين بلوريين: الحديد α والحديد γ. الأول منهما يحتوي على شبكة مكعبة تتمحور حول الجسم، والثاني يحتوي على شبكة مكعبة تتمحور حول الوجه. الحديد α مستقر ديناميكيًا حراريًا في نطاقين من درجات الحرارة: أقل من 912 درجة مئوية ومن 1394 درجة مئوية إلى نقطة الانصهار. درجة انصهار الحديد هي 1539 ± 5 درجة مئوية. بين 912 درجة مئوية ومن 1394 درجة مئوية، يكون الحديد مستقرًا.
يتم تحديد نطاقات درجة حرارة ثبات الحديد α و γ حسب طبيعة التغير في طاقة Gibbs لكلا التعديلين مع تغيرات درجات الحرارة. عند درجات حرارة أقل من 912 درجة مئوية وما فوق 1394 درجة مئوية، تكون طاقة جيبس للحديد ألفا أقل من طاقة جيبس للحديد جاما، وفي النطاق 912 - 1394 درجة مئوية تكون أكبر.
نظائر الحديد
من المعروف أنه يمكن العثور على الحديد في الطبيعة على شكل أربعة نظائر مستقرة هي 54 Fe و56 Fe و57 Fe و57 Fe. أعدادها الكتلية هي 54 و56 و57 و58 على التوالي. تحتوي نواة ذرة نظير الحديد 54 Fe على ستة وعشرين بروتونًا وثمانية وعشرين نيوترونًا، ولا تختلف عنها النظائر المتبقية إلا في عدد النيوترونات.
هناك نظائر اصطناعية للحديد بأعداد كتلية من 45 إلى 72، بالإضافة إلى 6 حالات أيزومرية من النوى. الأطول عمرا بين النظائر المذكورة أعلاه هو 60 Fe مع عمر نصف يبلغ 2.6 مليون سنة.
أيونات الحديد
الصيغة الإلكترونية التي توضح التوزيع المداري لإلكترونات الحديد هي كما يلي:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 .
نتيجة التفاعل الكيميائي، يتخلى الحديد عن إلكترونات التكافؤ، أي. هو المتبرع بها، ويتحول إلى أيون موجب الشحنة:
الحديد 0 -2e → الحديد 2+؛
الحديد 0 -3e → الحديد 3+.
جزيء الحديد والذرة
في الحالة الحرة، يوجد الحديد على شكل جزيئات الحديد أحادية الذرة. فيما يلي بعض الخصائص التي تميز ذرة الحديد وجزيئه:
سبائك الحديد
حتى القرن التاسع عشر، كانت سبائك الحديد معروفة بشكل رئيسي بسبائكها مع الكربون، والتي تسمى الفولاذ والحديد الزهر. ومع ذلك، تم في وقت لاحق إنشاء سبائك جديدة تعتمد على الحديد وتحتوي على الكروم والنيكل وعناصر أخرى. حاليًا، تنقسم سبائك الحديد إلى الفولاذ الكربوني والحديد الزهر وسبائك الفولاذ والفولاذ ذي الخصائص الخاصة.
في التكنولوجيا، تسمى سبائك الحديد عادة بالمعادن الحديدية، ويسمى إنتاجها بالمعادن الحديدية.
أمثلة على حل المشكلات
مثال 1
| يمارس | التركيب العنصري للمادة هو كما يلي: الكسر الكتلي لعنصر الحديد هو 0.7241 (أو 72.41%)، الكسر الكتلي للأكسجين هو 0.2759 (أو 27.59%). استنتج الصيغة الكيميائية. |
| حل | يتم حساب الجزء الكتلي للعنصر X في جزيء التركيب NX باستخدام الصيغة التالية: ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. دعنا نشير إلى عدد ذرات الحديد في الجزيء بـ "x"، وعدد ذرات الأكسجين بـ "y". دعونا نجد الكتل الذرية النسبية المقابلة لعنصري الحديد والأكسجين (سنقوم بتقريب قيم الكتل الذرية النسبية المأخوذة من الجدول الدوري لـ D.I. Mendeleev إلى الأعداد الصحيحة). ع (الحديد) = 56؛ ع(س) = 16. نقوم بتقسيم النسبة المئوية لمحتوى العناصر إلى الكتل الذرية النسبية المقابلة. وهكذا سنجد العلاقة بين عدد الذرات الموجودة في جزيء المركب: x:y= ω(Fe)/Ar(Fe) : ω(O)/Ar(O); س:ص = 72.41/56: 27.59/16؛ س:ص = 1.29: 1.84. لنأخذ الرقم الأصغر على أنه واحد (أي نقسم جميع الأرقام على الرقم الأصغر 1.29): 1,29/1,29: 1,84/1,29; وبالتالي، فإن أبسط صيغة لمزيج الحديد والأكسجين هي Fe 2 O 3. |
| إجابة | Fe2O3 |
يتم الحصول على الحديد النقي بطرق مختلفة. الطريقة الأكثر أهمية هي التحلل الحراري لخماسي كربونيل الحديد (انظر الفقرة 193) والتحليل الكهربائي للمحاليل المائية لأملاحه.
في الهواء الرطب، يصدأ الحديد بسرعة، أي أنه يصبح مغطى بطبقة بنية من أكسيد الحديد المائي، والذي، بسبب قابليته للتفتيت، لا يحمي الحديد من المزيد من الأكسدة. في الماء، يتآكل الحديد بشكل مكثف؛ مع وفرة الوصول إلى الأكسجين، يتم تشكيل هيدرات أشكال أكسيد الحديد (III):
عندما يكون هناك نقص في الأكسجين أو عندما يكون الوصول إليه صعبًا، يتكون أكسيد مختلط Fe 3 O 4 (FeO Fe 2 O 3):
يذوب الحديد في حمض الهيدروكلوريك بأي تركيز:
يحدث الذوبان في حامض الكبريتيك المخفف بالمثل:
في المحاليل المركزة لحمض الكبريتيك، يتأكسد الحديد إلى الحديد (III):
ومع ذلك، في حامض الكبريتيك، الذي يقترب تركيزه من 100٪، يصبح الحديد سلبيًا ولا يحدث أي تفاعل عمليًا.
يذوب الحديد في المحاليل المخففة والمتوسطة التركيز لحمض النيتريك:
عند التركيزات العالية من HNO 3، يتباطأ الذوبان ويصبح الحديد سلبيًا.
يتميز الحديد بسلسلتين من المركبات: مركبات الحديد (II) ومركبات الحديد (III). الأول يتوافق مع أكسيد الحديد (II)، أو أكسيد الحديدوز، FeO، والثاني - لأكسيد الحديد (III)، أو أكسيد الحديد، Fe 2 O 3.
بالإضافة إلى ذلك، فإن أملاح حمض الحديد H 2 FeO 4 معروفة، حيث تكون حالة أكسدة الحديد +6.
مركبات الحديد (II).
تتشكل أملاح الحديد (II) عندما يذوب الحديد في أحماض مخففة غير حمض النيتريك. وأهمها كبريتات الحديد الثنائي، أو كبريتات الحديدوز، FeSO 4 · 7H 2 O، والتي تشكل بلورات خضراء فاتحة شديدة الذوبان في الماء. في الهواء، تتآكل كبريتات الحديد تدريجيًا وفي نفس الوقت تتأكسد من السطح، وتتحول إلى ملح الحديد الأساسي (III) ذو اللون البني المصفر.
يتم تحضير كبريتات الحديد الثنائي عن طريق إذابة قصاصات الفولاذ في 20-30% من حمض الكبريتيك:
تستخدم كبريتات الحديد (II) لمكافحة الآفات النباتية، وفي إنتاج الأحبار والدهانات المعدنية، وفي صباغة المنسوجات.
عند تسخين كبريتات الحديدوز، يتحرر الماء ويتم الحصول على كتلة بيضاء من الملح اللامائي FeSO 4. عند درجات حرارة أعلى من 480 درجة مئوية، يتحلل الملح اللامائي ليطلق ثاني أكسيد الكبريت وثالث أكسيد الكبريت؛ الأخير في الهواء الرطب يشكل أبخرة بيضاء ثقيلة من حامض الكبريتيك:
عندما يتفاعل محلول ملح الحديد (II) مع القلويات، يترسب راسب أبيض من هيدروكسيد الحديد (II) Fe(OH) 2، والذي في الهواء بسبب الأكسدة يأخذ بسرعة اللون الأخضر ثم البني، ويتحول إلى حديد (ثالثا) هيدروكسيد.
يمكن الحصول على أكسيد الحديد (II) اللامائي FeO على شكل مسحوق أسود سهل الأكسدة عن طريق اختزال أكسيد الحديد (III) مع أكسيد الكربون (II) عند 500 درجة مئوية:
تترسب كربونات الفلز القلوي كربونات الحديد (II) البيضاء FeCO 3 من محاليل أملاح الحديد (II). عند تعرضها للماء المحتوي على ثاني أكسيد الكربون، تتحول كربونات الحديد، مثل كربونات الكالسيوم، جزئيًا إلى الملح الحمضي Fe(HCO 3) 2 الأكثر قابلية للذوبان. ويوجد الحديد على شكل هذا الملح في المياه الحديدية الطبيعية.
يمكن بسهولة تحويل أملاح الحديد (II) إلى أملاح الحديد (III) عن طريق عمل عوامل مؤكسدة مختلفة - حمض النيتريك وبرمنجنات البوتاسيوم والكلور، على سبيل المثال:
نظرًا لقدرتها على الأكسدة بسهولة، غالبًا ما تستخدم أملاح الحديد (II) كعوامل اختزال.
مركبات الحديد (III).
كلوريد الحديد (III) FeCl 3 عبارة عن بلورة بنية داكنة ذات لون أخضر. هذه المادة شديدة الرطوبة. تمتص الرطوبة من الهواء، فتتحول إلى هيدرات بلورية تحتوي على كميات متفاوتة من الماء وتنتشر في الهواء. في هذه الحالة، يكون كلوريد الحديد (III) ذو لون بني برتقالي. في محلول مخفف، يتحلل FeCl 3 إلى أملاح قاعدية. في البخار، يحتوي كلوريد الحديد (III) على بنية مشابهة لتلك الخاصة بكلوريد الألومنيوم (ص 615) ويتوافق مع الصيغة Fe 2 Cl 6؛ يبدأ التفكك الملحوظ لـ Fe2Cl6 إلى جزيئات FeCl3 عند درجات حرارة حوالي 500 درجة مئوية.
يستخدم كلوريد الحديد (III) كمخثر في تنقية المياه، كمحفز في تخليق المواد العضوية، وفي صناعة النسيج.
كبريتات الحديد (III) Fe 2 (SO 4) 3 - بلورات بيضاء شديدة الرطوبة تنتشر في الهواء. أشكال هيدرات بلورية Fe 2 (SO 4) 3 · 9H 2 O (بلورات صفراء). في المحاليل المائية، يتم تحلل كبريتات الحديد (III) بدرجة عالية. مع الفلز القلوي وكبريتات الأمونيوم، فإنه يشكل أملاح مزدوجة - الشب، على سبيل المثال شبة الأمونيوم الحديديك (NH 4) Fe (SO 4) 2 · 12H 2 O - بلورات أرجوانية فاتحة شديدة الذوبان في الماء. عند تسخينها فوق 500 درجة مئوية، تتحلل كبريتات الحديد (III) وفقا للمعادلة:
تستخدم كبريتات الحديد (III)، مثل FeCl 3، كمخثر في تنقية المياه، وكذلك في حفر المعادن. محلول Fe 2 (SO 4) 3 قادر على إذابة Cu 2 S و CuS لتكوين كبريتات النحاس (II)؛ ويستخدم هذا في إنتاج النحاس في المعالجة المائية.
عندما تعمل القلويات على محاليل أملاح الحديد (III)، يترسب هيدروكسيد الحديد البني الأحمر (III) Fe(OH) 3، غير القابل للذوبان في القلويات الزائدة.
هيدروكسيد الحديد (III) هو قاعدة أضعف من هيدروكسيد الحديد (II) ويتم التعبير عن ذلك في حقيقة أن أملاح الحديد (III) تتحلل بقوة، ومع الأحماض الضعيفة (على سبيل المثال، الكربونيك، كبريتيد الهيدروجين) Fe(OH) 3؛ لا تتشكل الأملاح . يفسر التحلل المائي أيضًا لون محاليل أملاح الحديد (III): على الرغم من أن Fe 3+ عديم اللون تقريبًا، فإن المحاليل التي تحتوي عليه تكون ملونة باللون البني المصفر، وهو ما يفسر وجود أيونات هيدروكسيد الحديد أو Fe(OH) ) 3 جزيئات تتشكل نتيجة التحلل المائي:
عند تسخينه، يصبح اللون أغمق، وعندما تضاف الأحماض يصبح أفتح بسبب قمع التحلل المائي.
عند التكلس، يتحول هيدروكسيد الحديد (III)، بعد فقدان الماء، إلى أكسيد الحديد (III)، أو أكسيد الحديد، Fe 2 O 3. يتواجد أكسيد الحديد (III) بشكل طبيعي على شكل خام حديد أحمر ويستخدم كطلاء بني - رصاص أحمر أو مومياء.
التفاعل المميز الذي يميز أملاح الحديد (III) عن أملاح الحديد (II) هو تأثير ثيوسيانات البوتاسيوم KSCN أو ثيوسيانات الأمونيوم NH 4 SCN على أملاح الحديد. يحتوي محلول ثيوسيانات البوتاسيوم على أيونات SCN عديمة اللون، والتي تتحد مع أيونات الحديد (III) لتكوين ثيوسيانات الحديد (III) ضعيفة التفكك Fe(SCN) 3. عند التفاعل مع أيونات ثيوسيانات الحديد (II)، يبقى المحلول عديم اللون.
مركبات سيانيد الحديد. عند تعريض محاليل أملاح الحديد (II) للسيانيد القابل للذوبان، مثل سيانيد البوتاسيوم، يتم الحصول على راسب أبيض من سيانيد الحديد (II):
في حالة وجود فائض من سيانيد البوتاسيوم، يذوب الراسب بسبب تكوين الملح المركب K4 من هيكسسيانوفيرات البوتاسيوم (II)
يتبلور سداسي سيانوفيرات البوتاسيوم (II) K 4 · 3H 2 O على شكل مناشير كبيرة ذات لون أصفر فاتح. ويسمى هذا الملح أيضًا بملح الدم الأصفر. عند ذوبانه في الماء، يتفكك الملح إلى أيونات البوتاسيوم وأيونات 4- المعقدة للغاية. من الناحية العملية، لا يحتوي هذا المحلول على أيونات Fe 2+ على الإطلاق ولا يعطي تفاعلات مميزة للحديد (II).
يعمل هيكسسيانوفيرات البوتاسيوم (II) ككاشف حساس لأيونات الحديد (III)، حيث أن 4- أيونات، تتفاعل مع أيونات Fe 3+، وتشكل ملح غير قابل للذوبان في الماء من حديد (III) هيكسسيانوفيرات (III) Fe 4 3 من الخاصية اللون الأزرق؛ ويسمى هذا الملح الأزرق البروسي:
يستخدم اللون الأزرق البروسي كطلاء.
عندما يتفاعل الكلور أو البروم مع محلول ملح الدم الأصفر، يتأكسد أنيونه ويتحول إلى 3-
يُطلق على ملح K3 المقابل لهذا الأنيون اسم هيكسسيانوفيرات البوتاسيوم (III)، أو ملح الدم الأحمر. يشكل بلورات حمراء لا مائيه.
إذا قمت بتطبيق هيكسسيانوفيرات البوتاسيوم (III) على محلول ملح الحديد (II)، فستحصل على راسب من هيكساسيانوفيرات (III)، والحديد (I) (أزرق تيرنبول)، والذي يشبه إلى حد كبير اللون الأزرق البروسي، ولكن له تركيبة مختلفة :
مع أملاح الحديد (III)، يشكل K 3 محلول بني مخضر.
في معظم المركبات المعقدة الأخرى، كما هو الحال في السيانوفيرات، فإن رقم التنسيق للحديد (II) والحديد (III) هو ستة.
الفريت. عندما يتم دمج أكسيد الحديد (III) مع كربونات الصوديوم أو البوتاسيوم، يتم تشكيل الفريت - أملاح حمض الحديدوز HFeO 2 لم يتم الحصول عليها في حالة حرة، على سبيل المثال فريت الصوديوم NaFeO 2:
عندما يتم إذابة السبيكة في الماء، يتم الحصول على محلول أحمر بنفسجي، يمكن من خلاله ترسيب حديديات الباريوم غير القابلة للذوبان في الماء BaFeO 4 عن طريق عمل كلوريد الباريوم.
جميع الفرات هي عوامل مؤكسدة قوية جدًا (أقوى من البرمنجنات). لم يتم الحصول على حمض الحديد H 2 FeO 4 المطابق للفرات وأنهيدريد FeO 3 في الحالة الحرة.
كربونات الحديد. يشكل الحديد مركبات متطايرة مع أول أكسيد الكربون تسمى كربونات الحديد. الحديد خماسي الكربونيل الحديد (CO) 5 هو سائل أصفر شاحب، يغلي عند 105 درجة مئوية، غير قابل للذوبان في الماء، ولكنه قابل للذوبان في العديد من المذيبات العضوية. يتم الحصول على Fe(CO) 5 عن طريق تمرير CO على مسحوق الحديد عند درجة حرارة 150-200 درجة مئوية وضغط 10 ميجا باسكال. الشوائب الموجودة في الحديد لا تتفاعل مع ثاني أكسيد الكربون، مما يؤدي إلى منتج نقي جدًا. عند تسخينه في الفراغ، يتحلل خماسي كربونيل الحديد إلى حديد وثاني أكسيد الكربون؛ ويستخدم هذا لإنتاج الحديد المسحوق عالي النقاء - حديد الكربونيل (انظر الفقرة 193).
تمت مناقشة طبيعة الروابط الكيميائية في جزيء Fe(CO) 5 في الصفحة 430.
| <<< Назад
|
إلى الأمام >>> |