คำนิยาม
เหล็ก- องค์ประกอบของกลุ่มที่แปดในช่วงที่สี่ของตารางธาตุองค์ประกอบทางเคมีโดย D. I. Mendeleev
และเลขเล่มคือ 26 สัญลักษณ์คือ Fe (ภาษาละติน "ferrum") โลหะชนิดหนึ่งที่พบมากที่สุดในเปลือกโลก (อันดับที่สองรองจากอะลูมิเนียม)
คุณสมบัติทางกายภาพของเหล็ก
เหล็กเป็นโลหะสีเทา ในรูปแบบบริสุทธิ์จะค่อนข้างอ่อน อ่อนตัวได้ และมีความหนืด การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของระดับพลังงานภายนอกคือ 3d 6 4s 2 ในสารประกอบของมัน เหล็กมีสถานะออกซิเดชัน “+2” และ “+3” จุดหลอมเหลวของเหล็กคือ 1539C เหล็กทำให้เกิดการดัดแปลงผลึกสองแบบ: α- และ γ-เหล็ก อันแรกมีโครงตาข่ายลูกบาศก์ที่มีศูนย์กลางลำตัว ส่วนอันที่สองมีตาข่ายลูกบาศก์ที่มีศูนย์กลางอยู่ที่ใบหน้า α-เหล็กมีความเสถียรทางอุณหพลศาสตร์ในช่วงอุณหภูมิสองช่วง: ต่ำกว่า 912 และตั้งแต่ 1394C จนถึงจุดหลอมเหลว เหล็ก γ ระหว่าง 912 ถึง 1394C มีความเสถียร
สมบัติเชิงกลของเหล็กขึ้นอยู่กับความบริสุทธิ์ - มีองค์ประกอบอื่น ๆ ในปริมาณที่น้อยมากด้วยซ้ำ เหล็กแข็งมีความสามารถในการละลายองค์ประกอบหลายอย่างในตัวเอง
คุณสมบัติทางเคมีของเหล็ก
ในอากาศชื้น เหล็กจะเกิดสนิมอย่างรวดเร็วเช่น เคลือบด้วยเหล็กออกไซด์ไฮเดรตสีน้ำตาลซึ่งเนื่องจากความเปราะบางจึงไม่ป้องกันเหล็กจากการเกิดออกซิเดชันเพิ่มเติม ในน้ำเหล็กจะกัดกร่อนอย่างรุนแรง เมื่อเข้าถึงออกซิเจนได้มากจะเกิดรูปแบบไฮเดรตของเหล็ก (III) ออกไซด์:
2Fe + 3/2O 2 + nH 2 O = เฟ 2 O 3 ×H 2 O
เมื่อขาดออกซิเจนหรือเข้าถึงได้ยากจะเกิดออกไซด์ผสม (II, III) Fe 3 O 4:
3เฟ + 4H 2 O (โวลต์) ↔ เฟ 3 O 4 + 4H 2
เหล็กละลายในกรดไฮโดรคลอริกทุกความเข้มข้น:
เฟ + 2HCl = FeCl 2 + H 2
การละลายในกรดซัลฟิวริกเจือจางเกิดขึ้นในลักษณะเดียวกัน:
เฟ + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2
ในสารละลายเข้มข้นของกรดซัลฟิวริก เหล็กจะถูกออกซิไดซ์เป็นเหล็ก (III):
2Fe + 6H 2 SO 4 = เฟ 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O
อย่างไรก็ตามในกรดซัลฟิวริกซึ่งมีความเข้มข้นเกือบ 100% เหล็กจะกลายเป็นแบบพาสซีฟและแทบไม่มีปฏิกิริยาใด ๆ เกิดขึ้น เหล็กละลายในสารละลายกรดไนตริกเจือจางและเข้มข้นปานกลาง:
เฟ + 4HNO 3 = เฟ(NO 3) 3 + NO + 2H 2 O.
ที่กรดไนตริกความเข้มข้นสูง การละลายจะช้าลงและธาตุเหล็กจะกลายเป็นสารเฉื่อย
เช่นเดียวกับโลหะอื่นๆ เหล็กทำปฏิกิริยากับสารง่ายๆ ปฏิกิริยาระหว่างเหล็กกับฮาโลเจน (โดยไม่คำนึงถึงประเภทของฮาโลเจน) เกิดขึ้นเมื่อถูกความร้อน ปฏิกิริยาระหว่างเหล็กกับโบรมีนเกิดขึ้นที่ความดันไอที่เพิ่มขึ้นในภายหลัง:
2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3;
3เฟ + 4I 2 = เฟ 3 ฉัน 8
ปฏิกิริยาของเหล็กกับซัลเฟอร์ (ผง) ไนโตรเจนและฟอสฟอรัสก็เกิดขึ้นเมื่อถูกความร้อน:
6เฟ + ยังไม่มีข้อความ 2 = 2เฟ 3 ยังไม่มีข้อความ;
2Fe + P = เฟ 2 P;
3Fe + P = เฟ 3 ป.
เหล็กสามารถทำปฏิกิริยากับอโลหะ เช่น คาร์บอนและซิลิคอน:
3Fe + C = เฟ 3 C;
ในบรรดาปฏิกิริยาของปฏิกิริยาระหว่างเหล็กกับสารเชิงซ้อนปฏิกิริยาต่อไปนี้มีบทบาทพิเศษ - เหล็กสามารถลดโลหะที่อยู่ในชุดกิจกรรมทางด้านขวาของสารละลายเกลือ (1) ลดสารประกอบเหล็ก (III) ( 2):
เฟ + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu (1);
เฟ + 2FeCl 3 = 3FeCl 2 (2)
เหล็กที่ความดันสูงจะทำปฏิกิริยากับออกไซด์ที่ไม่ก่อให้เกิดเกลือ - CO เพื่อสร้างสารที่มีองค์ประกอบที่ซับซ้อน - คาร์บอนิล - Fe (CO) 5, Fe 2 (CO) 9 และ Fe 3 (CO) 12
เหล็กในกรณีที่ไม่มีสิ่งเจือปนจะมีความเสถียรในน้ำและในสารละลายอัลคาไลเจือจาง
รับธาตุเหล็ก
วิธีการหลักในการรับเหล็กคือจากแร่เหล็ก (ออกไซด์, แมกนีไทต์) หรืออิเล็กโทรไลซิสของสารละลายเกลือ (ในกรณีนี้จะได้เหล็ก "บริสุทธิ์" นั่นคือเหล็กที่ไม่มีสิ่งเจือปน)
ตัวอย่างการแก้ปัญหา
ตัวอย่างที่ 1
| ออกกำลังกาย | เกล็ดเหล็ก Fe 3 O 4 ที่มีน้ำหนัก 10 กรัมได้รับการบำบัดครั้งแรกด้วยสารละลายกรดไฮโดรคลอริก 150 มล. (ความหนาแน่น 1.1 กรัมต่อมิลลิลิตร) โดยมีเศษส่วนมวลของไฮโดรเจนคลอไรด์ 20% จากนั้นจึงเติมธาตุเหล็กส่วนเกินลงในสารละลายที่ได้ กำหนดองค์ประกอบของสารละลาย (เป็น % โดยน้ำหนัก) |
| สารละลาย | ให้เราเขียนสมการปฏิกิริยาตามเงื่อนไขของปัญหา: 8HCl + Fe 3 O 4 = FeCl 2 + 2FeCl 3 + 4H 2 O (1); 2FeCl 3 + Fe = 3FeCl 2 (2) เมื่อทราบความหนาแน่นและปริมาตรของสารละลายกรดไฮโดรคลอริก คุณจะพบมวลของมัน: ม. โซล (HCl) = V(HCl) × ρ (HCl); ม. โซล (HCl) = 150×1.1 = 165 ก. ลองคำนวณมวลของไฮโดรเจนคลอไรด์: ม.(HCl) = ม. โซล (HCl) ×ω(HCl)/100%; ม.(HCl) = 165×20%/100% = 33 ก. มวลโมลาร์ (มวลหนึ่งโมล) ของกรดไฮโดรคลอริก คำนวณโดยใช้ตารางองค์ประกอบทางเคมีโดย D.I. เมนเดเลเยฟ – 36.5 กรัม/โมล มาหาปริมาณไฮโดรเจนคลอไรด์: โวลต์(HCl) = ม.(HCl)/M(HCl); โวลต์(HCl) = 33/36.5 = 0.904 โมล มวลโมลาร์ (มวลหนึ่งโมล) ตามมาตราส่วน คำนวณโดยใช้ตารางองค์ประกอบทางเคมีโดย D.I. เมนเดเลเยฟ – 232 กรัม/โมล มาหาปริมาณของสสาร: โวลต์(เฟ 3 O 4) = 10/232 = 0.043 โมล ตามสมการที่ 1 v(HCl): v(Fe 3 O 4) = 1:8 ดังนั้น v(HCl) = 8 v(Fe 3 O 4) = 0.344 mol จากนั้นปริมาณไฮโดรเจนคลอไรด์ที่คำนวณโดยสมการ (0.344 โมล) จะน้อยกว่าปริมาณที่ระบุในคำชี้แจงปัญหา (0.904 โมล) ดังนั้นกรดไฮโดรคลอริกจึงมีมากเกินไปและเกิดปฏิกิริยาอื่น: เฟ + 2HCl = FeCl 2 + H 2 (3) ให้เรากำหนดปริมาณของสารเฟอร์ริกคลอไรด์ที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาแรก (เราใช้ดัชนีเพื่อแสดงปฏิกิริยาเฉพาะ): v 1 (FeCl 2):v(Fe 2 O 3) = 1:1 = 0.043 โมล; โวลต์ 1 (FeCl 3):v(เฟ 2 O 3) = 2:1; v 1 (FeCl 3) = 2 × v (Fe 2 O 3) = 0.086 โมล ให้เราตรวจสอบปริมาณไฮโดรเจนคลอไรด์ที่ไม่ทำปฏิกิริยาในปฏิกิริยา 1 และปริมาณของเหล็ก (II) คลอไรด์ที่เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยา 3: v rem (HCl) = v(HCl) – v 1 (HCl) = 0.904 – 0.344 = 0.56 โมล; โวลต์ 3 (FeCl 2): v rem (HCl) = 1:2; v 3 (FeCl 2) = 1/2 × v rem (HCl) = 0.28 โมล ให้เราตรวจสอบปริมาณของสาร FeCl 2 ที่เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยา 2 จำนวนรวมของสาร FeCl 2 และมวลของมัน: โวลต์ 2 (FeCl 3) = โวลต์ 1 (FeCl 3) = 0.086 โมล; โวลต์ 2 (FeCl 2): v 2 (FeCl 3) = 3:2; v 2 (FeCl 2) = 3/2× v 2 (FeCl 3) = 0.129 โมล; โวลต์รวม (FeCl 2) = โวลต์ 1 (FeCl 2) + โวลต์ 2 (FeCl 2) + โวลต์ 3 (FeCl 2) = 0.043 + 0.129 + 0.28 = 0.452 โมล; m(FeCl 2) = v ผลรวม (FeCl 2) × M(FeCl 2) = 0.452 × 127 = 57.404 กรัม ให้เรากำหนดปริมาณของสารและมวลของเหล็กที่เข้าสู่ปฏิกิริยา 2 และ 3: โวลต์ 2 (เฟ): โวลต์ 2 (FeCl 3) = 1:2; v 2 (Fe) = 1/2× v 2 (FeCl 3) = 0.043 โมล; v 3 (เฟ): v rem (HCl) = 1:2; v 3 (Fe) = 1/2×v rem (HCl) = 0.28 โมล; โวลต์ ผลรวม (Fe) = โวลต์ 2 (เฟ) + โวลต์ 3 (เฟ) = 0.043+0.28 = 0.323 โมล; m(Fe) = v ผลรวม (Fe) ×M(Fe) = 0.323 ×56 = 18.088 กรัม ลองคำนวณปริมาณของสารและมวลของไฮโดรเจนที่ปล่อยออกมาในปฏิกิริยา 3: v(H 2) = 1/2×v rem (HCl) = 0.28 โมล; ม.(H 2) = v(H 2) ×M(H 2) = 0.28 × 2 = 0.56 ก. เรากำหนดมวลของสารละลายที่ได้ m’ โซล และเศษส่วนมวลของ FeCl 2 ในนั้น: ม. โซล = ม. โซล (HCl) + ม.(เฟ 3 O 4) + ม.(เฟ) – ม.(H 2); |
เหล็ก(Latin ferrum), fe, องค์ประกอบทางเคมีของกลุ่ม VIII ของระบบธาตุของ Mendeleev; เลขอะตอม 26 มวลอะตอม 55.847; โลหะสีเงินสีขาวมันวาว องค์ประกอบในธรรมชาติประกอบด้วยไอโซโทปเสถียรสี่ชนิด: 54 fe (5.84%), 56 fe (91.68%), 57 fe (2.17%) และ 58 fe (0.31%)
การอ้างอิงทางประวัติศาสตร์ เหล็กเป็นที่รู้จักในสมัยก่อนประวัติศาสตร์ แต่พบว่ามีการใช้อย่างแพร่หลายในเวลาต่อมา เนื่องจากมีน้อยมากในธรรมชาติในสภาพอิสระ และการสกัดแร่จากแร่สามารถทำได้ในระดับหนึ่งของการพัฒนาทางเทคโนโลยีเท่านั้น อาจเป็นครั้งแรกที่มนุษย์คุ้นเคยกับเหล็กอุกกาบาตตามที่เห็นได้จากชื่อของมันในภาษาของคนโบราณ: "beni-pet" ของอียิปต์โบราณหมายถึง "เหล็กสวรรค์"; ซีเดรอสของกรีกโบราณมีความเกี่ยวข้องกับภาษาละติน sidus (genitive case sideris) - ดาวฤกษ์ เทห์ฟากฟ้า ในตำราฮิตไทต์ของศตวรรษที่ 14 พ.ศ จ. เจถูกกล่าวถึงว่าเป็นโลหะที่ตกลงมาจากท้องฟ้า ภาษาโรมานซ์ยังคงเป็นรากของชื่อที่ชาวโรมันตั้งไว้ (เช่น French fer, Italian ferro)
วิธีการรับเหล็กจากแร่ถูกประดิษฐ์ขึ้นในเอเชียตะวันตกในสหัสวรรษที่ 2 ก่อนคริสต์ศักราช จ.; หลังจากนั้นการใช้เหล็กก็แพร่กระจายไปยังบาบิโลน อียิปต์ และกรีซ สำหรับการเปลี่ยนแปลง ยุคสำริดมา ยุคเหล็ก.โฮเมอร์ (ในเพลงที่ 23 ของเพลง Iliad) กล่าวว่า Achilles มอบจานที่ทำจากเหล็กให้กับผู้ชนะในการแข่งขันขว้างจักร ในยุโรปและมาตุภูมิโบราณผู้หญิงได้รับมานานหลายศตวรรษ กระบวนการทำชีสแร่เหล็กถูกทำให้ลดลงด้วยถ่านในโรงตีเหล็กที่สร้างขึ้นในหลุม อากาศถูกสูบเข้าไปในโรงตีเหล็กด้วยเครื่องสูบลม ผลิตภัณฑ์รีดักชั่น กฤษฎา ถูกแยกออกจากตะกรันด้วยการตีด้วยค้อน และผลิตภัณฑ์ต่างๆ ก็ถูกปลอมแปลงจากมัน เมื่อวิธีการเป่าดีขึ้นและความสูงของเตาเพิ่มขึ้น อุณหภูมิของกระบวนการก็เพิ่มขึ้นและส่วนหนึ่งของเหล็กก็ถูกคาร์บูไรซ์ นั่นคือ ได้รับ เหล็กหล่อ- สินค้าที่ค่อนข้างเปราะบางนี้ถือเป็นของเสียจากการผลิต จึงเป็นที่มาของชื่อเหล็กหล่อ "pig iron", "pig iron" - ภาษาอังกฤษว่า pig iron ต่อมาสังเกตเห็นว่าเมื่อบรรจุเหล็กหล่อแทนที่จะเป็นแร่เหล็กเข้าไปในโรงหลอมก็จะได้รับเปลือกเหล็กคาร์บอนต่ำและกระบวนการสองขั้นตอนดังกล่าวกลับกลายเป็นผลกำไรมากกว่ากระบวนการเป่าชีส ในศตวรรษที่ 12-13 วิธีการกรีดร้องนั้นแพร่หลายไปแล้ว ในศตวรรษที่ 14 เหล็กหล่อเริ่มถูกหลอมไม่เพียงแต่เป็นผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูปสำหรับการแปรรูปต่อไปเท่านั้น แต่ยังเป็นวัสดุสำหรับการหล่อผลิตภัณฑ์ต่างๆอีกด้วย การสร้างเตาไฟขึ้นมาใหม่ให้เป็นเตาหลอม (“domnitsa”) จากนั้นจึงกลายเป็นเตาถลุงเหล็กก็มีอายุย้อนกลับไปในเวลาเดียวกัน ในช่วงกลางศตวรรษที่ 18 ในยุโรป เริ่มมีการใช้กระบวนการเบ้าหลอมในการได้มา กลายเป็นซึ่งเป็นที่รู้จักในซีเรียในยุคกลางตอนต้น แต่ต่อมากลับกลายเป็นว่าถูกลืมไป ในวิธีนี้ เหล็กผลิตขึ้นโดยการหลอมประจุโลหะในภาชนะขนาดเล็ก (ถ้วยใส่ตัวอย่าง) จากมวลที่ทนไฟสูง ในช่วงไตรมาสสุดท้ายของศตวรรษที่ 18 กระบวนการแปลงเหล็กหมูเป็นเหล็กที่ด้านล่างของเตาหลอมที่ลุกเป็นไฟเริ่มพัฒนาขึ้น การปฏิวัติอุตสาหกรรมในคริสต์ศตวรรษที่ 18 และต้นคริสต์ศตวรรษที่ 19 การประดิษฐ์เครื่องจักรไอน้ำ การก่อสร้างทางรถไฟ สะพานขนาดใหญ่ และกองรถจักรไอน้ำ ทำให้เกิดความต้องการเหล็กและโลหะผสมจำนวนมหาศาล อย่างไรก็ตาม วิธีการผลิตเหล็กที่มีอยู่ทั้งหมดไม่สามารถตอบสนองความต้องการของตลาดได้ การผลิตเหล็กจำนวนมากเริ่มขึ้นในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 เท่านั้น เมื่อมีการพัฒนากระบวนการ Bessemer, Thomas และเตาแบบเปิด ในศตวรรษที่ 20 กระบวนการหลอมด้วยเตาไฟฟ้าเกิดขึ้นและแพร่หลายจนสามารถผลิตเหล็กคุณภาพสูงได้
ความชุกในธรรมชาติ ในแง่ของเนื้อหาในเปลือกโลก (4.65% โดยมวล) เหล็กอยู่ในอันดับที่สองในบรรดาโลหะ (อลูมิเนียมอยู่ในอันดับแรก) มันอพยพอย่างแรงในเปลือกโลก ก่อตัวเป็นแร่ธาตุประมาณ 300 ชนิด (ออกไซด์ ซัลไฟด์ ซิลิเกต คาร์บอเนต ไททาเนต ฟอสเฟต ฯลฯ) เหล็กมีส่วนร่วมในกระบวนการแม็กมาติก ไฮโดรเทอร์มอล และซุปเปอร์ยีน ซึ่งสัมพันธ์กับการก่อตัวของตะกอนประเภทต่างๆ เหล็กเป็นโลหะที่อยู่ลึกลงไปใต้พื้นโลก โดยจะสะสมในช่วงแรกของการตกผลึกแมกมา ในหินอัลตราเบสิก (9.85%) และหินพื้นฐาน (8.56%) (ในหินแกรนิตมีเพียง 2.7%) ในชีวมณฑล เหล็กจะสะสมอยู่ในตะกอนในทะเลและภาคพื้นทวีปจำนวนมาก กลายเป็นแร่ตะกอน
ปฏิกิริยารีดอกซ์มีบทบาทสำคัญในธรณีเคมีของเหล็ก โดยการเปลี่ยนจากเหล็ก 2 วาเลนต์ไปเป็นเหล็ก 3 วาเลนต์ และในทางกลับกัน ในชีวมณฑล เมื่อมีสารอินทรีย์อยู่ fe 3+ จะลดลงเหลือ fe 2+ และเคลื่อนย้ายได้ง่าย และเมื่อสัมผัสกับออกซิเจนในบรรยากาศ fe 2+ จะถูกออกซิไดซ์ ทำให้เกิดการสะสมของไฮดรอกไซด์ของสารประกอบเหล็ก 3 วาเลนต์ที่แพร่หลาย เหล็ก 3 วาเลนท์ ได้แก่ แดง เหลือง น้ำตาล สิ่งนี้จะกำหนดสีของหินตะกอนหลายชนิดและชื่อของมัน - "การก่อตัวสีแดง" (ดินร่วนและดินเหนียวสีแดงและสีน้ำตาล ทรายสีเหลือง ฯลฯ )
คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี. ความสำคัญของเหล็กในเทคโนโลยีสมัยใหม่ไม่ได้ถูกกำหนดโดยการกระจายตัวของธาตุเหล็กในวงกว้างเท่านั้น แต่ยังพิจารณาจากคุณสมบัติที่มีคุณค่ามากผสมผสานกันด้วย เป็นพลาสติก ปลอมแปลงได้ง่ายทั้งในสภาวะเย็นและร้อน และสามารถรีด ประทับตรา และวาดได้ ความสามารถในการละลายคาร์บอนและองค์ประกอบอื่น ๆ ทำหน้าที่เป็นพื้นฐานในการผลิตโลหะผสมเหล็กต่างๆ
ของเหลวสามารถมีอยู่ได้ในรูปของผลึกคริสตัลสองอัน: a - และ g - ลูกบาศก์ที่มีศูนย์กลางร่างกาย (bcc) และลูกบาศก์ที่มีศูนย์กลางอยู่ที่ใบหน้า (fcc) ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 910 °C a - fe ที่มีโครงตาข่าย bcc จะเสถียร (a = 2.86645 å ที่ 20 °C) ระหว่าง 910°C ถึง 1400°C การดัดแปลง g ด้วย fcc lattice จะเสถียร (a = 3.64 å) ที่อุณหภูมิสูงกว่า 1,400°C ตาข่าย bcc d-fe (a = 2.94 å) จะถูกสร้างขึ้นอีกครั้ง และคงตัวจนถึงอุณหภูมิหลอมละลาย (1539°C) a - fe เป็นแบบเฟอร์โรแมกเนติกสูงถึง 769°C (จุด Curie) การดัดแปลง g -fe และ d -fe เป็นแบบพาราแมกเนติก
การเปลี่ยนแปลงแบบโพลีมอร์ฟิกของเหล็กและเหล็กกล้าจากการให้ความร้อนและความเย็นถูกค้นพบในปี 1868 โดย D.K. เชอร์นอฟ- คาร์บอนก่อตัวขึ้นด้วยเจ โซลูชั่นที่มั่นคงการฝังตัวโดยที่อะตอม C ซึ่งมีรัศมีอะตอมเล็ก (0.77 å) ตั้งอยู่ในจุดตัดของตาข่ายคริสตัลโลหะ ซึ่งประกอบด้วยอะตอมที่ใหญ่กว่า (รัศมีอะตอม fe 1.26 å) สารละลายคาร์บอนที่เป็นของแข็งใน g-fe เรียกว่า ออสเทนไนต์และใน (a -fe- เฟอร์ไรท์. สารละลายคาร์บอนอิ่มตัวที่เป็นของแข็ง มีหน่วยเป็น กรัม - fe มี 2.0% C โดยน้ำหนักที่ 1130°C; a -fe ละลายเพียง 0.02-0.04% C ที่ 723°C และน้อยกว่า 0.01% ที่อุณหภูมิห้อง ดังนั้นเมื่อ การแข็งตัวออสเทนไนต์เกิดขึ้น มาร์เทนไซต์ -สารละลายคาร์บอนที่เป็นของแข็งอิ่มตัวยวดยิ่งใน a - fe มีความแข็งและเปราะมาก ผสมผสานการชุบแข็งด้วย วันหยุด(โดยการให้ความร้อนที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำเพื่อลดความเครียดภายใน) ทำให้สามารถถ่ายทอดความแข็งและความเหนียวที่ต้องการให้กับเหล็กได้
คุณสมบัติทางกายภาพของเหล็กขึ้นอยู่กับความบริสุทธิ์ วัสดุเหล็กอุตสาหกรรมมักมีสิ่งเจือปน ได้แก่ คาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน ไฮโดรเจน ซัลเฟอร์ และฟอสฟอรัส แม้จะมีความเข้มข้นต่ำมาก สิ่งเจือปนเหล่านี้ก็เปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของโลหะไปอย่างมาก ดังนั้นซัลเฟอร์จึงทำให้เกิดสิ่งที่เรียกว่า ความเปราะบางสีแดง, ฟอสฟอรัส (แม้แต่ 10 -20% P) - ความหนาวเย็น- คาร์บอนและไนโตรเจนลดลง พลาสติกและไฮโดรเจนเพิ่มขึ้น ความเปราะบาง G. (ที่เรียกว่าการแตกตัวของไฮโดรเจน) การลดปริมาณสิ่งเจือปนเป็น 10 -7 - 10 -9% นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในคุณสมบัติของโลหะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเพิ่มความเหนียว
ต่อไปนี้เป็นคุณสมบัติทางกายภาพของเหล็ก ซึ่งเกี่ยวข้องกับโลหะเป็นหลักซึ่งมีปริมาณสิ่งเจือปนรวมน้อยกว่า 0.01% โดยน้ำหนัก:
รัศมีอะตอม 1.26 å
รัศมีไอออนิก fe 2+ o.80 å, fe 3+ o.67 å
ความหนาแน่น (20 o c) 7.874 กรัม/ซม.3
กรุณา 1539°ซ
ไม่เป็นไรประมาณ 3200 o C
ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของการขยายตัวเชิงเส้น (20°C) 11.7·10 -6
ค่าการนำความร้อน (25°C) 74.04 อ/(ม.เค)
ความจุความร้อนของของเหลวขึ้นอยู่กับโครงสร้างและการเปลี่ยนแปลงที่ซับซ้อนตามอุณหภูมิ ความจุความร้อนจำเพาะเฉลี่ย (0-1,000 o c) 640.57 เจ/(กิโลกรัม·ถึง) .
ความต้านทานไฟฟ้า (20°C)
9.7·10 -8 โอห์ม ม
ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทานไฟฟ้า
(0-100°ซ) 6.51·10 -3
โมดูลัสของยัง 190-210 10 3 นาที/นาที 2
(19-21 10 3 กิโลกรัมเอฟ/มม 2)
ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของโมดูลัสยัง
โมดูลัสแรงเฉือน 84.0 10 3 ลบ.ม./ลบ.ม.2
ความต้านทานแรงดึงระยะสั้น
170-210 ลบ.ม./ลบ.ม.2
การยืดตัว 45-55%
ความแข็งของบริเนล 350-450 ลบ.ม./ลบ.ม.2
ความแรงของผลผลิต 100 ลบ.ม./ลบ.ม.2
แรงกระแทก 300 ลบ.ม./ลบ.ม.2
โครงร่างของเปลือกอิเล็กตรอนด้านนอกของอะตอม fe 3 ง 6 4ส 2 . เหล็กมีความจุแปรผันได้ (สารประกอบของเหล็ก 2 และ 3 วาเลนต์มีความเสถียรมากที่สุด) เมื่อออกซิเจน เหล็กจะเกิดเป็นฟีโอออกไซด์, fe 2 o 3 ออกไซด์ และ fe 3 o 4 ออกไซด์-ออกไซด์ (สารประกอบของ feo กับ fe 2 o 3 ซึ่งมีโครงสร้าง สปิเนล) . ในอากาศชื้นที่อุณหภูมิปกติ เหล็กจะเกิดสนิมขึ้น (fe 2 o 3) nชั่วโมง 2 โอ) เนื่องจากมีความพรุน สนิมจึงไม่ป้องกันการเข้าถึงออกซิเจนและความชื้นไปยังโลหะ และดังนั้นจึงไม่ได้ป้องกันการเกิดออกซิเดชันเพิ่มเติม ผลจากการกัดกร่อนประเภทต่างๆ ทำให้เหล็กสูญเสียไปหลายล้านตันต่อปี เมื่อให้ความร้อนกับเหล็กในอากาศแห้งที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 200°C เหล็กจะถูกปกคลุมด้วยฟิล์มออกไซด์บางๆ ซึ่งช่วยปกป้องโลหะจากการกัดกร่อนที่อุณหภูมิปกติ นี่เป็นพื้นฐานของวิธีการทางเทคนิคในการปกป้อง Zh - บลูนิ่งเมื่อถูกความร้อนในไอน้ำ เหล็กจะออกซิไดซ์เป็น fe 3 o 4 (ต่ำกว่า 570°C) หรือ feo (สูงกว่า 570°C) และปล่อยไฮโดรเจนออกมา
Fe(oh)2 ไฮดรอกไซด์ก่อตัวขึ้นในรูปของตะกอนสีขาวเมื่อด่างกัดกร่อนหรือแอมโมเนียทำปฏิกิริยากับสารละลายที่เป็นน้ำของเกลือ fe2+ ในบรรยากาศของไฮโดรเจนหรือไนโตรเจน เมื่อสัมผัสกับอากาศ fe(oh)2 จะเปลี่ยนเป็นสีเขียวก่อน จากนั้นจึงเปลี่ยนเป็นสีดำ และสุดท้ายจะเปลี่ยนเป็น fe(oh)3 ไฮดรอกไซด์สีน้ำตาลแดงอย่างรวดเร็ว ฟีโอออกไซด์แสดงคุณสมบัติพื้นฐาน Fe 2 o 3 ออกไซด์เป็นแอมโฟเทอริกและมีฟังก์ชันที่เป็นกรดที่แสดงออกอย่างอ่อน เมื่อทำปฏิกิริยากับออกไซด์พื้นฐานมากขึ้น (เช่น mgo) จะเกิดเป็นเฟอร์ไรต์ - สารประกอบประเภท fe 2 o 3 n meo ซึ่งมีคุณสมบัติเป็นเฟอร์โรแมกเนติก และใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทางวิทยุ คุณสมบัติที่เป็นกรดยังแสดงออกมาในเหล็กเฮกซาวาเลนต์ซึ่งมีอยู่ในรูปของเฟอร์เรต เช่น k 2 feo 4 ซึ่งเป็นเกลือของกรดเฟอร์ริกที่ไม่ได้ถูกแยกออกในสถานะอิสระ
F. ทำปฏิกิริยากับฮาโลเจนและไฮโดรเจนเฮไลด์ได้ง่าย โดยให้เกลือ เช่น คลอไรด์ fecl 2 และ fecl 3 เมื่อของเหลวถูกให้ความร้อนด้วยซัลเฟอร์ จะเกิดซัลไฟด์ fes และ fes 2 คาร์ไบด์ Zh - fe 3 c ( ซีเมนต์) และ fe 2 c (e-carbide) - ตกตะกอนจากสารละลายคาร์บอนที่เป็นของแข็งในของเหลวเมื่อเย็นลง fe 3 c ถูกปล่อยออกมาจากสารละลายคาร์บอนในของเหลวของเหลวที่ไนโตรเจนที่มีความเข้มข้นสูงเช่นเดียวกับคาร์บอนจะให้สารละลายที่เป็นของแข็งจากของเหลว ในจำนวนนี้ไนไตรด์ fe 4 n และ fe 2 n จะถูกปล่อยออกมา เมื่อใช้ไฮโดรเจน เหล็กจะผลิตเฉพาะไฮไดรด์ที่ไม่เสถียรเท่านั้น ซึ่งองค์ประกอบดังกล่าวยังไม่ได้รับการกำหนดแน่ชัด เมื่อถูกความร้อน เหล็กจะทำปฏิกิริยาอย่างแรงกับซิลิคอนและฟอสฟอรัส ทำให้เกิดซิลิไซด์ (เช่น fe 3 si) และฟอสไฟด์ (เช่น fe 3 p)
สารประกอบของเหลวที่มีองค์ประกอบหลายอย่าง (O, s ฯลฯ) ซึ่งก่อรูปโครงสร้างผลึกมีองค์ประกอบที่แปรผัน (เช่น ปริมาณซัลเฟอร์ในโมโนซัลไฟด์อาจแตกต่างกันไปตั้งแต่ 50 ถึง 53.3 ที่%) นี่เป็นเพราะข้อบกพร่องในโครงสร้างผลึก ตัวอย่างเช่น ในเฟอร์รัสออกไซด์ ไอออน fe 2+ บางส่วนที่ไซต์ขัดแตะจะถูกแทนที่ด้วยไอออน fe 3+ เพื่อรักษาความเป็นกลางทางไฟฟ้า ตำแหน่งขัดแตะบางแห่งที่เป็นของไอออน fe 2+ ยังคงว่างเปล่า และเฟส (wüstite) ภายใต้สภาวะปกติจะมีสูตร fe 0.947 o
ปฏิสัมพันธ์ของเจกับ กรดไนตริกเข้มข้น hno 3 (ความหนาแน่น 1.45 กรัม/ซม.3) ทำให้เหล็กทะลุผ่านเนื่องจากมีลักษณะเป็นฟิล์มป้องกันออกไซด์บนพื้นผิว hno 3 ที่เจือจางมากขึ้นจะละลายของเหลวด้วยการก่อตัวของไอออน fe 2+ หรือ fe 3+ ลดลงเหลือ mh 3 หรือ n 2 o และ n 2
สารละลายของเกลือเหล็กไดวาเลนต์ในอากาศไม่เสถียร - fe 2+ ค่อยๆ ออกซิไดซ์เป็น fe 3+ สารละลายน้ำของเกลือเหลวเนื่องจาก การไฮโดรไลซิสมีปฏิกิริยาเป็นกรด การเติม fe 3+ thiocyanate ions scn - ในสารละลายเกลือทำให้มีสีแดงเลือดสดใสเนื่องจากลักษณะของ fe (scn) 3 ซึ่งทำให้สามารถค้นพบการมีอยู่ของ 1 ส่วน fe 3+ ในเวลาประมาณ 10 6 ส่วนของน้ำ J. โดดเด่นด้วยการศึกษา สารประกอบเชิงซ้อน
ใบเสร็จรับเงินและการสมัคร เหล็กบริสุทธิ์จะได้มาในปริมาณที่ค่อนข้างน้อยโดยอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายที่เป็นน้ำของเกลือหรือโดยรีดิวซ์ออกไซด์ด้วยไฮโดรเจน กำลังพัฒนาวิธีการเพื่อให้ได้เหล็กจากแร่โดยตรงโดยกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสที่หลอมละลาย การผลิตเหล็กบริสุทธิ์อย่างเพียงพอจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นผ่านการรีดักชันโดยตรงจากแร่ที่มีความเข้มข้นด้วยไฮโดรเจน ก๊าซธรรมชาติ หรือถ่านหินที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำ
เหล็กเป็นโลหะที่สำคัญที่สุดของเทคโนโลยีสมัยใหม่ ในรูปแบบบริสุทธิ์ เหล็กไม่ได้ใช้ในทางปฏิบัติเนื่องจากมีความแข็งแรงต่ำ แม้ว่าในชีวิตประจำวันทั่วไป เหล็กหรือผลิตภัณฑ์เหล็กหล่อมักเรียกว่า "เหล็ก" เหล็กจำนวนมากถูกใช้ในรูปของโลหะผสมที่มีองค์ประกอบและคุณสมบัติแตกต่างกันมาก โลหะผสมเหล็กคิดเป็นประมาณ 95% ของผลิตภัณฑ์โลหะทั้งหมด โลหะผสมที่อุดมด้วยคาร์บอน (มากกว่า 2% โดยน้ำหนัก) - เหล็กหล่อ - ถูกถลุงในเตาถลุงเหล็กจากแร่เหล็กเสริมสมรรถนะ เหล็กเกรดต่างๆ (ปริมาณคาร์บอนน้อยกว่า 2% โดยน้ำหนัก) ถูกหลอมจากเหล็กหล่อในเตาเผาแบบเปิดและเตาไฟฟ้าและตัวแปลงโดยการออกซิไดซ์ (เผาไหม้) คาร์บอนส่วนเกินกำจัดสิ่งเจือปนที่เป็นอันตราย (ส่วนใหญ่เป็น s, P, O) และเติม องค์ประกอบการผสม เหล็กกล้าโลหะผสมสูง (ที่มีนิกเกิล โครเมียม ทังสเตน และองค์ประกอบอื่นๆ ในปริมาณสูง) จะถูกหลอมในเตาอาร์กไฟฟ้าและเตาเหนี่ยวนำ สำหรับการผลิตเหล็กและโลหะผสมเหล็กเพื่อวัตถุประสงค์ที่สำคัญอย่างยิ่ง มีการใช้กระบวนการใหม่ เช่น สุญญากาศ การหลอมด้วยไฟฟ้าสแลก การหลอมพลาสมาและลำแสงอิเล็กตรอน ฯลฯ กำลังได้รับการพัฒนาวิธีการสำหรับการถลุงเหล็กในหน่วยปฏิบัติการอย่างต่อเนื่องเพื่อให้มั่นใจว่าโลหะมีคุณภาพสูงและระบบอัตโนมัติของ กระบวนการ.
วัสดุถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของเหล็กซึ่งสามารถทนต่อผลกระทบของอุณหภูมิสูงและต่ำ สุญญากาศและแรงกดดันสูง สภาพแวดล้อมที่รุนแรง แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับสูง การแผ่รังสีนิวเคลียร์ ฯลฯ การผลิตเหล็กและโลหะผสมมีการเติบโตอย่างต่อเนื่อง ในปี 1971 มีการถลุงแร่ 89.3 ล้านครั้งในสหภาพโซเวียต ตเหล็กหล่อและ 121 ล้าน ตกลายเป็น.
L. A. Shvartsman, L. V. Vanyukova
เหล็กเป็นวัสดุทางศิลปะถูกนำมาใช้ตั้งแต่สมัยโบราณในอียิปต์ (หัวยืนจากหลุมฝังศพของตุตันคามุนใกล้เมืองธีบส์ กลางศตวรรษที่ 14 ก่อนคริสต์ศักราช พิพิธภัณฑ์ Ashmolean เมืองอ็อกซ์ฟอร์ด) เมโสโปเตเมีย (มีดสั้นพบใกล้คาร์เคมิช 500 ปีก่อนคริสตกาล พิพิธภัณฑ์บริติช ลอนดอน) , อินเดีย (เสาเหล็กในเดลี, 415). ตั้งแต่ยุคกลาง ผลิตภัณฑ์ที่มีศิลปะชั้นสูงจำนวนมากจากเหล็กและเหล็กกล้าได้รับการอนุรักษ์ไว้ในประเทศต่างๆ ในยุโรป (อังกฤษ ฝรั่งเศส อิตาลี รัสเซีย ฯลฯ) เช่น รั้วปลอม บานพับประตู ขายึดผนัง ใบพัดสภาพอากาศ กรอบหน้าอก และไฟ การหลอมผ่านผลิตภัณฑ์ที่ทำจากแท่งและผลิตภัณฑ์ที่ทำจากแผ่นโลหะขยาย (มักมีซับในไมกา) โดดเด่นด้วยรูปทรงแบน มีภาพกราฟิกเชิงเส้นที่ชัดเจน และมองเห็นได้อย่างมีประสิทธิภาพบนพื้นหลังที่โปร่งสบาย ในศตวรรษที่ 20 เหล็กใช้สำหรับการผลิตตะแกรง, รั้ว, ฉากกั้นภายในแบบฉลุ, เชิงเทียนและอนุสาวรีย์
ที.แอล.
ธาตุเหล็กในร่างกาย เหล็กมีอยู่ในสิ่งมีชีวิตของสัตว์และพืชทุกชนิด (โดยเฉลี่ยประมาณ 0.02%); จำเป็นอย่างยิ่งสำหรับการเผาผลาญออกซิเจนและกระบวนการออกซิเดชั่นเป็นหลัก มีสิ่งมีชีวิต (ที่เรียกว่าหัว) ที่สามารถสะสมได้ในปริมาณมาก (เช่น แบคทีเรียเหล็ก -มากถึง 17-20% F.) ไขมันเกือบทั้งหมดในสิ่งมีชีวิตในสัตว์และพืชมีความเกี่ยวข้องกับโปรตีน การขาดไขมันทำให้เกิดการชะลอการเจริญเติบโตและอาการต่างๆ พืชคลอโรซีส,เกี่ยวข้องกับการศึกษาที่ลดลง คลอโรฟิลล์ธาตุเหล็กที่มากเกินไปยังส่งผลเสียต่อการพัฒนาของพืช เช่น ดอกข้าวเป็นหมันและคลอโรซิส ในดินที่เป็นด่างจะเกิดสารประกอบเหล็กซึ่งรากพืชไม่สามารถเข้าถึงได้และพืชไม่ได้รับในปริมาณที่เพียงพอ ในดินที่เป็นกรดเหล็กจะผ่านเข้าไปในสารประกอบที่ละลายน้ำได้ในปริมาณที่มากเกินไป เมื่อมีการขาดหรือมากเกินไปของสารประกอบเหล็กที่ดูดซึมได้ในดิน โรคพืชสามารถเกิดขึ้นได้ในพื้นที่ขนาดใหญ่
ไฟเบอร์เข้าสู่ร่างกายของสัตว์และมนุษย์ด้วยอาหาร (แหล่งที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดในนั้น ได้แก่ ตับ เนื้อสัตว์ ไข่ พืชตระกูลถั่ว ขนมปัง ซีเรียล ผักโขม และหัวบีท) โดยปกติแล้วคนๆ หนึ่งจะได้รับ 60-110 พร้อมกับอาหาร มกเจ ซึ่งเกินความต้องการรายวันของเขาอย่างมาก การดูดซึมการปฏิสนธิที่ได้รับจากอาหารเกิดขึ้นที่ส่วนบนของลำไส้เล็กโดยเข้าสู่กระแสเลือดในรูปแบบที่จับกับโปรตีนและแพร่กระจายไปตามเลือดไปยังอวัยวะและเนื้อเยื่อต่าง ๆ โดยสะสมอยู่ในรูปของโปรตีนที่ปฏิสนธิ ซับซ้อน - เฟอร์ริติน คลังไขมันหลักในร่างกายคือตับและม้าม เนื่องจากเฟอร์ริตินของเหล็ก สารประกอบที่มีธาตุเหล็กทั้งหมดในร่างกายจึงถูกสังเคราะห์ขึ้น: เม็ดสีทางเดินหายใจถูกสังเคราะห์ในไขกระดูก เฮโมโกลบิน,ในกล้ามเนื้อ - ไมโอโกลบิน,ในเนื้อเยื่อต่างๆ ไซโตโครมและเอนไซม์ที่มีธาตุเหล็กอื่นๆ ไขมันถูกขับออกจากร่างกายส่วนใหญ่ผ่านผนังลำไส้ใหญ่ (ในมนุษย์มีประมาณ 6-10 ตัว) มกต่อวัน) และทางไตเล็กน้อย ความต้องการไขมันของร่างกายเปลี่ยนแปลงไปตามอายุและสภาพร่างกาย สำหรับน้ำหนัก 1 กิโลกรัม เด็กต้องการ - 0.6 ผู้ใหญ่ - 0.1 และสตรีมีครรภ์ - 0.3 มกเจ.ต่อวัน. ในสัตว์ความต้องการไขมันจะอยู่ที่ประมาณ (ต่อ 1 กิโลกรัมอาหารแห้ง): สำหรับโคนม - อย่างน้อย 50 มก.สำหรับสัตว์เล็ก - 30-50 มก.สำหรับลูกสุกร - มากถึง 200 มก.สำหรับสุกรท้อง - 60 มก.
วี.วี. โควัลสกี้
ในทางการแพทย์มีการใช้ธาตุเหล็ก (เหล็กลดลง, เหล็กแลคเตท, เหล็กกลีเซอรอสฟอสเฟต, เหล็กซัลเฟตไดวาเลนต์, เม็ดโบล, สารละลายมาเลต, เฟราไมด์, เฮโมสติมูลิน ฯลฯ ) ใช้ในการรักษาโรคที่มาพร้อมกับการขาดธาตุเหล็กในร่างกาย ( โรคโลหิตจางจากการขาดธาตุเหล็ก) เช่นเดียวกับยาชูกำลังทั่วไป (หลังโรคติดเชื้อ ฯลฯ ) ไอโซโทปของธาตุเหล็ก (52 fe, 55 fe และ 59 fe) ใช้เป็นตัวบ่งชี้ในการวิจัยทางชีวการแพทย์และการวินิจฉัยโรคในเลือด (โรคโลหิตจาง, มะเร็งเม็ดเลือดขาว, polycythemia ฯลฯ )
ความหมาย:โลหะวิทยาทั่วไป, M. , 1967; Nekrasov B.V. ความรู้พื้นฐานทางเคมีทั่วไป เล่ม 3, M. , 1970; Remi G. หลักสูตรเคมีอนินทรีย์ ทรานส์. จากภาษาเยอรมัน เล่ม 2 ม. 2509; สารานุกรมเคมีโดยย่อ เล่ม 2, M. , 1963; Levinson N. R. [ผลิตภัณฑ์ที่ทำจากโลหะที่ไม่ใช่เหล็กและเหล็ก] ในหนังสือ: ศิลปะการตกแต่งของรัสเซีย เล่ม 1-3, M. , 1962-65; Vernadsky V.I. บทความทางชีวธรณีเคมี พ.ศ. 2465-2475 ม. - ล. 2483; Granik S. การเผาผลาญธาตุเหล็กในสัตว์และพืช ในชุด: Microelements, trans จากภาษาอังกฤษ ม. 2505; Dixon M., Webb F., เอนไซม์, ทรานส์. จากภาษาอังกฤษ ม. 2509; neogi p. เหล็กในอินเดียโบราณ กัลกัตตา 2457; เพื่อนเจ n. เหล็กในสมัยโบราณ l. 2469; แฟรงก์อี ข. งานเหล็กเก่าของฝรั่งเศส แคม (พิธีมิสซา) 2493; Lister R. งานเหล็กดัดตกแต่งในบริเตนใหญ่, l., 1960
ดาวน์โหลดบทคัดย่อ
ประโยชน์ของธาตุเหล็กต่อร่างกาย
หน้าที่หลักของธาตุเหล็กในร่างกายคือการสร้างฮีโมโกลบิน ไม่น่าแปลกใจเพราะมีปริมาณสำรองธาตุเหล็กถึงสามในสี่ แต่ในโครงสร้างโปรตีนอื่นๆ เปอร์เซ็นต์ของธาตุเหล็กค่อนข้างต่ำ - ประมาณ 5%
ทำไมเฮโมโกลบินจึงจำเป็น? โปรตีนที่มีธาตุเหล็กจำนวนมากจะจับโมเลกุลออกซิเจนซึ่งถูกขนส่งผ่านทางเลือดไปยังเนื้อเยื่อและอวัยวะที่ทำงาน นั่นคือเหตุผลที่การลดปริมาณฮีโมโกลบินในเลือดส่งผลต่อความเป็นอยู่และประสิทธิภาพโดยรวมในทันที ดังนั้นแม้แต่การเสียเลือดเพียงเล็กน้อยก็ยังเต็มไปด้วยความผิดปกติในร่างกาย สำหรับนักกีฬา การขาดธาตุเหล็กอาจทำให้การฟื้นตัวหลังการออกกำลังกายอย่างหนักลดลงได้
ในบรรดาหน้าที่อื่นๆ ของเหล็ก เราสามารถแสดงรายการได้ดังต่อไปนี้:
- เติมพลังงานให้กับกล้ามเนื้อ แหล่งเชื้อเพลิงที่ถูกที่สุดสำหรับกล้ามเนื้อคือออกซิเจน เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงผ่านปฏิกิริยาเคมีหลายชุด กล้ามเนื้อจึงได้รับพลังงานสำหรับการหดตัว นอกจากออกซิเจนแล้ว ยังใช้แหล่งพลังงานอื่นๆ อีกด้วย เหล่านี้เป็นฟอสเฟตที่มีอยู่ในเซลล์ - ครีเอทีนฟอสเฟตและ ATP รวมถึงไกลโคเจนในกล้ามเนื้อและตับ อย่างไรก็ตาม ทุนสำรองมีน้อยเกินไปที่จะรองรับงานที่กินเวลานานกว่า 1 นาที Creatine ฟอสเฟตเพียงพอสำหรับการทำงานที่ยาวนานถึง 10 วินาที, ATP – เป็นเวลา 2-3 วินาที ยิ่งความเข้มข้นของฮีโมโกลบินในเลือดสูงเท่าไร ออกซิเจนก็จะสามารถส่งไปยังเนื้อเยื่อและอวัยวะที่ทำงานได้มากขึ้นเท่านั้น แต่การขาดธาตุเหล็กอาจทำให้กล้ามเนื้อกระตุกที่แย่ลงระหว่างการพักผ่อน (นอน นั่ง)
- เติมพลังงานให้กับสมอง สมองต้องการออกซิเจนเช่นเดียวกับกล้ามเนื้อ นอกจากนี้การขาดธาตุเหล็กยังเต็มไปด้วยการพัฒนาของโรคอัลไซเมอร์ ภาวะสมองเสื่อม (ภาวะสมองเสื่อมที่ได้มา) และโรคอื่น ๆ ที่เกิดจากความผิดปกติของการทำงานของสมอง
- การควบคุมอุณหภูมิของร่างกาย ฟังก์ชั่นนี้ดำเนินการโดยอ้อมด้วยธาตุเหล็ก ความคงตัวของความเข้มข้นของธาตุเหล็กในเลือดจะเป็นตัวกำหนดความเพียงพอของกระบวนการเผาผลาญทั้งหมด
- เสริมสร้างระบบภูมิคุ้มกัน จุลธาตุจำเป็นสำหรับการสร้างเม็ดเลือด เซลล์เม็ดเลือดสีขาว (ลิมโฟไซต์) และสีแดง (เม็ดเลือดแดง) ถูกสร้างขึ้นเมื่อมีธาตุเหล็ก ฝ่ายแรกมีหน้าที่สร้างภูมิคุ้มกัน และฝ่ายหลังให้ออกซิเจนแก่เลือด หากปริมาณธาตุเหล็กในร่างกายเป็นปกติก็สามารถต้านทานโรคได้อย่างอิสระ ทันทีที่ความเข้มข้นของธาตุเหล็กลดลง โรคติดเชื้อก็จะรู้สึกได้
- พัฒนาการของทารกในครรภ์ ในระหว่างตั้งครรภ์ สิ่งสำคัญคือต้องบริโภคธาตุเหล็กให้เพียงพอ เนื่องจากมีการบริโภคธาตุเหล็กบางส่วนในระหว่างการสร้างเม็ดเลือดในทารกในครรภ์ แต่การขาดธาตุเหล็กจะเพิ่มความเสี่ยงของการคลอดก่อนกำหนด กระตุ้นให้ทารกมีน้ำหนักน้อยและความผิดปกติของพัฒนาการ
เหล็กมีปฏิกิริยาต่อร่างกายอย่างไร
ความเข้มข้นของธาตุเหล็กในร่างกายตามปกติไม่ได้รับประกันสุขภาพที่ดี ภูมิคุ้มกันสูง การไม่มีโรคและประสิทธิภาพการทำงาน ปฏิสัมพันธ์ขององค์ประกอบย่อยนี้กับสารอื่น ๆ มีความสำคัญไม่น้อยไปกว่ากันเนื่องจากหน้าที่ของบางชนิดอาจส่งผลเสียต่อการทำงานของผู้อื่นได้
หลีกเลี่ยงการผสมเหล็กกับ:
- วิตามินอีและฟอสเฟต: การดูดซึมธาตุเหล็กลดลง
- Tetracycline และ fluoroquinolones: กระบวนการดูดซึมของสารหลังถูกยับยั้ง;
- แคลเซียม: กระบวนการดูดซึมธาตุเหล็กหยุดชะงัก
- นม กาแฟและชา - การดูดซึมธาตุเหล็กแย่ลง
- สังกะสีและทองแดง - กระบวนการดูดซึมในลำไส้หยุดชะงัก
- โปรตีนจากถั่วเหลือง – การดูดซึมถูกระงับ;
- โครเมียม: เหล็กยับยั้งการดูดซึม
แต่กรดแอสคอร์บิก ซอร์บิทอล ฟรุกโตส และกรดซัคซินิกช่วยให้ร่างกายดูดซึมธาตุเหล็กได้ดีขึ้น
ต้องคำนึงถึงความแตกต่างเหล่านี้เมื่อรับประทานยาที่มีธาตุเหล็กเนื่องจากแทนที่จะทำให้ความเป็นอยู่ดีขึ้นคุณจะได้รับผลที่ตรงกันข้าม
บทบาทของธาตุเหล็กต่อการเกิดและการเกิดโรคต่างๆ
มีหลายโรคที่การรับประทานอาหารที่มีธาตุเหล็กสามารถทำให้สถานการณ์เลวร้ายลงได้
ผู้ที่มีธาตุเหล็กในร่างกายสูงมีความเสี่ยงต่อการติดเชื้อ โรคหัวใจ และมะเร็งบางประเภท (โดยเฉพาะผู้ชาย) มากกว่า
ในรูปของอนุมูลอิสระเหล็กจะกระตุ้นให้เกิดภาวะหลอดเลือดแข็งตัว เช่นเดียวกับโรคข้ออักเสบรูมาตอยด์ การใช้ธาตุเหล็กในโรคนี้กระตุ้นให้เกิดการอักเสบของข้อต่อ
ในกรณีที่บุคคลไม่สามารถทนต่อธาตุเหล็กได้ การบริโภคอาหารบางชนิดจะทำให้เกิดอาการเสียดท้อง คลื่นไส้ ท้องผูก และท้องเสีย
ในระหว่างตั้งครรภ์ธาตุเหล็กส่วนเกินจะเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดพยาธิสภาพของรก (การเกิดออกซิเดชันของอนุมูลอิสระเพิ่มขึ้นส่งผลให้ไมโตคอนเดรียซึ่งเป็น "คลัง" ออกซิเจนของเซลล์) เสียชีวิต
ด้วยความผิดปกติทางพยาธิวิทยาของการดูดซึมธาตุเหล็กความเสี่ยงของการเกิดฮีโมโครมาโตซิสจะเพิ่มขึ้น - การสะสมของธาตุเหล็กในอวัยวะภายใน (ตับ, หัวใจ, ตับอ่อน)
อาหารอะไรบ้างที่มีธาตุเหล็ก?
ปริมาณธาตุเหล็กจะถูกเติมเต็มด้วยอาหารที่มีต้นกำเนิดจากสัตว์และพืช แบบแรกมีธาตุเหล็ก "ฮีม" แบบหลังมี "ไม่ใช่ฮีม"
เพื่อดูดซับฮีม พวกเขาบริโภคผลิตภัณฑ์จากสัตว์ - เนื้อลูกวัว เนื้อวัว เนื้อหมู เนื้อกระต่าย และเครื่องใน (ตับ ไต) เพื่อให้ได้รับประโยชน์จากวิตามินที่ไม่ใช่ฮีม คุณต้องบริโภควิตามินซีพร้อมกับอาหารที่มีธาตุเหล็ก
เจ้าของสถิติปริมาณธาตุเหล็กคือผลิตภัณฑ์ที่มาจากพืชต่อไปนี้ mg Fe2+:
- ถั่วลิสง – ผลิตภัณฑ์ 200 กรัมประกอบด้วย 120;
- ถั่วเหลือง – ต่อผลิตภัณฑ์ 200 กรัม – 8.89;
- มันฝรั่ง – ต่อผลิตภัณฑ์ 200 กรัม – 8.3;
- ถั่วขาว – ต่อผลิตภัณฑ์ 200 กรัม – 6.93;
- ถั่ว – ต่อผลิตภัณฑ์ 200 กรัม – 6.61;
- ถั่วเลนทิล – ต่อผลิตภัณฑ์ 200 กรัม – 6.59;
- ผักโขม – ใน 200 กรัมของผลิตภัณฑ์ – 6.43;
- หัวบีท (ท็อปส์ซู) – ต่อผลิตภัณฑ์ 200 กรัม – 5.4;
- ถั่วชิกพี – ต่อ 100 กรัมของผลิตภัณฑ์ – 4.74;
- บรัสเซลส์ถั่วงอก – ต่อผลิตภัณฑ์ 200 กรัม – 3.2;
- กะหล่ำปลีขาว – ต่อผลิตภัณฑ์ 200 กรัม – 2.2;
- ถั่วเขียว – ต่อผลิตภัณฑ์ 200 กรัม – 2.12
ในบรรดาธัญพืชควรรวมข้าวโอ๊ตและบัควีทแป้งโฮลมีลและถั่วงอกข้าวสาลีไว้ในอาหารจะดีกว่า สมุนไพรได้แก่ โหระพา งา (งา) พบธาตุเหล็กจำนวนมากในเห็ดพอชินีแห้งและชานเทอเรล แอปริคอต พีช แอปเปิล พลัม และควินซ์ และยังมีมะเดื่อ ทับทิม และผลไม้แห้งอีกด้วย
ในบรรดาผลิตภัณฑ์จากสัตว์ ธาตุเหล็กพบได้ในเนื้อวัว ไต ตับ ปลา และไข่ (ไข่แดง) ในผลิตภัณฑ์จากเนื้อสัตว์ ได้แก่ เนื้อลูกวัว เนื้อหมู กระต่าย ไก่งวง อาหารทะเล (หอย หอยทาก หอยนางรม) ปลา (ปลาทู, แซลมอนสีชมพู)
การดูดซึมธาตุเหล็ก
สิ่งที่น่าสนใจคือเมื่อรับประทานผลิตภัณฑ์จากเนื้อสัตว์ ธาตุเหล็กจะถูกดูดซึม 40-50% และเมื่อรับประทานผลิตภัณฑ์จากปลา จะถูกดูดซึม 10% เจ้าของสถิติการดูดซึมธาตุเหล็กคือตับของสัตว์
เปอร์เซ็นต์ของธาตุเหล็กที่ดูดซึมจากอาหารจากพืชยังน้อยกว่าอีกด้วย คนดูดซึมได้มากถึง 7% จากพืชตระกูลถั่ว, 6 จากถั่ว, 3 จากผลไม้และไข่, 1 จากซีเรียลปรุงสุก
คำแนะนำ! ร่างกายจะได้รับประโยชน์จากการรับประทานอาหารที่ผสมผสานผลิตภัณฑ์จากพืชและสัตว์เข้าด้วยกัน เมื่อเติมเนื้อสัตว์ 50 กรัมลงในผัก การดูดซึมธาตุเหล็กจะเพิ่มเป็นสองเท่า เมื่อเติมปลา 100 กรัม - สามครั้ง เมื่อเพิ่มผลไม้ที่มีวิตามินซี - ห้าครั้ง
วิธีถนอมธาตุเหล็กในอาหารและส่วนผสมของธาตุเหล็กกับสารอื่นๆ
เมื่อปรุงสุก อาหารจะสูญเสียสารอาหารบางส่วน และธาตุเหล็กก็ไม่มีข้อยกเว้น เหล็กในผลิตภัณฑ์จากสัตว์ทนต่ออุณหภูมิสูงได้ดีกว่า สำหรับผักและผลไม้ทุกอย่างจะซับซ้อนมากขึ้น - ส่วนหนึ่งของเหล็กจะผ่านลงไปในน้ำที่ใช้ปรุงอาหาร ทางออกเดียวคือลดการรักษาความร้อนของผลิตภัณฑ์จากพืชให้เหลือน้อยที่สุด
หากต้องการเพิ่มการดูดซึมธาตุเหล็ก ให้กินอาหารที่มีธาตุเหล็กควบคู่กับวิตามินซี ส้มโอหรือส้มครึ่งหนึ่งก็เพียงพอที่จะให้ร่างกายดูดซึมได้มากขึ้น 3 เท่า ข้อแม้เดียวคือกฎนี้ใช้กับผลิตภัณฑ์ที่มีธาตุเหล็กจากพืชเท่านั้น
อาหารที่ต้องการวิตามินเอ ซึ่งขาดไปขัดขวางความสามารถของร่างกายในการใช้ธาตุเหล็กสำรองเพื่อสร้างเซลล์เม็ดเลือดแดง (เซลล์เม็ดเลือดแดง)
เมื่อขาดทองแดง เหล็กจะสูญเสีย "ความคล่องตัว" ซึ่งเป็นผลมาจากกระบวนการขนส่งสารที่มีประโยชน์จาก "การจัดเก็บ" ไปยังเซลล์และอวัยวะหยุดชะงัก เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ ให้เพิ่มพืชตระกูลถั่วมากขึ้นในอาหารของคุณ
การรวมกันของธาตุเหล็กกับวิตามินบี: “ประสิทธิภาพ” อย่างหลังได้รับการปรับปรุงอย่างมาก
แต่จะดีกว่าถ้าบริโภคผลิตภัณฑ์จากนมและธัญพืชแยกจากอาหารที่มีธาตุเหล็กเนื่องจากจะขัดขวางการดูดซึมของธาตุในลำไส้
ความต้องการธาตุเหล็กรายวัน
- นานถึง 6 เดือน – 0.3;
- 7-11 เดือน – 11;
- มากถึง 3 ปี – 7;
- อายุไม่เกิน 13 ปี – 8–10
วัยรุ่น:
- จาก 14 ถึง 18 ปี (ชาย) – 11; เด็กผู้หญิง – 15.
ผู้ใหญ่:
- ผู้ชาย – 8–10;
- ผู้หญิงอายุต่ำกว่า 50 ปี – 15–18 ปี; อายุมากกว่า 50 ปี – 8–10 ปี สตรีมีครรภ์ – 25–27 ปี
เหตุใดการขาดธาตุเหล็กจึงเป็นอันตรายต่อร่างกาย?
การขาดธาตุเหล็กในร่างกายเป็นอันตรายเนื่องจากเงื่อนไขดังต่อไปนี้:
- โรคโลหิตจางเฉียบพลันหรือโรคโลหิตจาง - ความเข้มข้นของฮีโมโกลบินในเลือดลดลงซึ่งจะช่วยลดจำนวนเซลล์เม็ดเลือดแดงและเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบเชิงคุณภาพ ผลของโรคโลหิตจางคือการทำงานของระบบทางเดินหายใจในเลือดลดลงและการพัฒนาของความอดอยากออกซิเจนของเนื้อเยื่อ โรคโลหิตจางเฉียบพลันสามารถสังเกตได้จากผิวสีซีดและเหนื่อยล้ามากขึ้น ความอ่อนแอ อาการปวดหัวเป็นประจำ และเวียนศีรษะเป็นสัญญาณของการขาดธาตุเหล็ก อิศวร (หัวใจเต้นเร็ว) และหายใจถี่เป็นสาเหตุของปัญหาเกี่ยวกับหัวใจและปอด
- ความเหนื่อยล้าและกล้ามเนื้ออ่อนแรง
- การมีประจำเดือนมากเกินไปในสตรี
การขาดธาตุเหล็กในร่างกายส่งผลให้ผิวหนังเสื่อมสภาพ เล็บเปราะ และผมร่วง ความจำเสื่อมและความหงุดหงิดที่เพิ่มขึ้นเป็นสัญญาณของการขาดธาตุเหล็ก ประสิทธิภาพที่ลดลงและอาการง่วงนอนอย่างต่อเนื่องเป็นสาเหตุของภาวะขาดออกซิเจน
การขาดธาตุเหล็กอาจเกิดจากปัจจัยต่อไปนี้:
- การสูญเสียเลือดเพิ่มขึ้น สาเหตุของสถานการณ์นี้อาจเกิดจากการถ่ายเลือดของผู้บริจาค เลือดออกมากเกินไปในผู้หญิง และความเสียหายของเนื้อเยื่ออ่อน
- การออกกำลังกายแบบแอโรบิกและแอโรบิกที่เข้มข้น (ผู้ที่พัฒนาความอดทน) ในระหว่างการออกกำลังกายดังกล่าว เซลล์เม็ดเลือดแดงจะต้องนำออกซิเจนเร็วขึ้น ส่งผลให้การบริโภคฮีโมโกลบินในแต่ละวันเพิ่มขึ้นเกือบสองเท่า
- กิจกรรมจิตที่ใช้งานอยู่ ในระหว่างงานสร้างสรรค์ไม่เพียงแต่มีการบริโภคธาตุเหล็กอย่างแข็งขันเท่านั้น แต่ยังรวมถึงไกลโคเจนที่สะสมอยู่ในตับและกล้ามเนื้อด้วย
- โรคของระบบทางเดินอาหาร: โรคกระเพาะที่มีความเป็นกรดต่ำ, แผลในลำไส้เล็กส่วนต้น, โรคตับแข็งของตับ, โรคลำไส้แพ้ภูมิตัวเองทำให้การดูดซึมธาตุเหล็กไม่ดี
วิธีเติมเต็มการขาดธาตุเหล็กอย่างรวดเร็ว
เพื่อชดเชยการขาดธาตุเหล็กในร่างกาย นักโภชนาการแนะนำให้บริโภคอาหารที่มีต้นกำเนิดจากพืชและสัตว์ ประการแรกเป็นแหล่งของธาตุเหล็กที่เรียกว่า “ไม่ใช่ฮีม” ซึ่งก็คือธาตุเหล็กที่ไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของฮีโมโกลบิน ในผลิตภัณฑ์ดังกล่าว ธาตุเหล็กมักจะรวมกับวิตามินซี
อาหารที่ดีที่สุดในการเติมเต็มการขาดธาตุเหล็ก ได้แก่ อาหารที่ไม่ใช่ธาตุเหล็ก เช่น พืชตระกูลถั่วและผักใบเขียว รวมถึงธัญพืชไม่ขัดสี
ผลิตภัณฑ์ “ฮีม” มีธาตุเหล็กซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของฮีโมโกลบิน ปริมาณฮีโมโกลบินสำรองที่ใหญ่ที่สุดนั้นเป็นลักษณะของอาหารทุกชนิดที่มีต้นกำเนิดจากสัตว์รวมถึงอาหารทะเล ต่างจากผลิตภัณฑ์ "ที่ไม่ใช่ฮีม" ผลิตภัณฑ์ "ฮีม" จะเติมธาตุเหล็กได้เร็วขึ้น เนื่องจากร่างกายดูดซึมได้ง่ายกว่า
คำแนะนำ! แม้ว่าผลิตภัณฑ์ "ฮีม" จะถูกดูดซึมเข้าสู่ร่างกายได้เร็วกว่า แต่คุณไม่ควรละเลยผลิตภัณฑ์เหล่านี้มากเกินไป เพื่อเติมธาตุเหล็ก วิธีที่ดีที่สุดคือรวมอาหารพืชและสัตว์เข้าด้วยกัน เช่น ผักใบเขียวและเนื้อแดง
อย่างไรก็ตาม สิ่งสำคัญคือต้องจำเคล็ดลับในการทำอาหาร เนื่องจากเปอร์เซ็นต์สุดท้ายของธาตุเหล็กในอาหารขึ้นอยู่กับวิธีการปรุงอาหาร ตัวอย่างเช่น เมล็ดธัญพืชจะสูญเสียธาตุเหล็กประมาณ 75% ในระหว่างกระบวนการผลิต ด้วยเหตุนี้แป้งโฮลเกรนจึงไม่มีประโยชน์ต่อร่างกายเลย สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นเมื่อปรุงอาหารที่มีต้นกำเนิดจากพืชโดยการต้ม - ส่วนหนึ่งของเหล็กยังคงอยู่ในน้ำ หากคุณปรุงผักโขมเป็นเวลา 3 นาที ปริมาณธาตุเหล็กจะเหลืออยู่ไม่เกิน 10%
หากคุณต้องการได้รับประโยชน์สูงสุดจากอาหารที่มีพืชเป็นหลัก พยายามหลีกเลี่ยงการปรุงเป็นเวลานานและลดปริมาณน้ำ วิธีการปรุงอาหารที่เหมาะสมที่สุดคือการนึ่ง
ด้วยผลิตภัณฑ์จากสัตว์ทุกอย่างจะง่ายกว่ามาก - เหล็กซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของฮีโมโกลบินมีความทนทานต่อการบำบัดความร้อนได้สูง
สิ่งที่คุณต้องรู้เกี่ยวกับธาตุเหล็กส่วนเกินในร่างกาย
มันไม่ยุติธรรมที่จะสรุปว่าอันตรายต่อสุขภาพเกิดจากการขาดธาตุเหล็กเพียงอย่างเดียว ส่วนเกินของมันยังเต็มไปด้วยอาการไม่พึงประสงค์ เนื่องจากการสะสมธาตุเหล็กในร่างกายมากเกินไป การทำงานของระบบการทำงานต่างๆ จึงหยุดชะงัก
สาเหตุของการใช้ยาเกินขนาด ส่วนใหญ่แล้วสาเหตุของความเข้มข้นที่เพิ่มขึ้นขององค์ประกอบขนาดเล็กคือความล้มเหลวทางพันธุกรรมซึ่งเป็นผลมาจากการดูดซึมธาตุเหล็กในลำไส้เพิ่มขึ้น โดยทั่วไปไม่บ่อยนักคือการถ่ายเลือดจำนวนมากและการใช้ยาที่มีธาตุเหล็กโดยไม่มีการควบคุม สิ่งหลังนี้เกิดขึ้นเมื่อคุณเพิ่มขนาดยาที่มีธาตุเหล็กโดยอิสระเมื่อคุณพลาดยาครั้งต่อไป
เมื่อมีธาตุเหล็กในร่างกายมากเกินไป สิ่งนี้มักจะเกิดขึ้น:
- การเปลี่ยนแปลงของเม็ดสีผิว (อาการมักสับสนกับโรคตับอักเสบ) - ฝ่ามือและรักแร้เปลี่ยนเป็นสีเหลือง รอยแผลเป็นเก่าคล้ำขึ้น ตาขาวหลังคาปากและลิ้นก็มีสีเหลืองเช่นกัน
- จังหวะการเต้นของหัวใจถูกรบกวนตับจะขยายใหญ่ขึ้น
- ความอยากอาหารลดลง, ความเหนื่อยล้าเพิ่มขึ้น, อาการปวดหัวบ่อยขึ้น;
- การทำงานของอวัยวะย่อยอาหารหยุดชะงัก - คลื่นไส้อาเจียนสลับกับท้องเสียปวดเมื่อยบริเวณท้อง
- ภูมิคุ้มกันลดลง
- ความเป็นไปได้ที่จะเกิดโรคติดเชื้อและเนื้องอกเพิ่มขึ้นเช่นมะเร็งตับและลำไส้รวมถึงการพัฒนาของโรคข้ออักเสบรูมาตอยด์
การเตรียมการที่มีธาตุเหล็ก
การเตรียมธาตุเหล็ก ได้แก่ ยาที่มีเกลือและสารประกอบเชิงซ้อนของสารประกอบขนาดเล็กรวมถึงการผสมกับแร่ธาตุอื่น ๆ
เพื่อหลีกเลี่ยงสภาวะทางพยาธิวิทยาและภาวะแทรกซ้อน ควรรับประทานยาที่มีธาตุเหล็กตามที่แพทย์กำหนดหลังจากการทดสอบหลายครั้ง มิฉะนั้นธาตุเหล็กส่วนเกินอาจทำให้หัวใจ ตับ กระเพาะอาหาร ลำไส้ และสมองหยุดชะงักได้
- ล้างด้วยน้ำปริมาณเล็กน้อย
- เข้ากันไม่ได้กับอาหารเสริมแคลเซียม, Tetracycline, Levomycetin รวมถึงยาลดกรด (Almagel, Phosphalugel ฯลฯ );
- รับประทานในปริมาณที่เข้มงวด หากพลาดยาครั้งต่อไปด้วยเหตุผลบางประการ ปริมาณยาถัดไปยังคงไม่เปลี่ยนแปลง การให้ธาตุเหล็กเกินขนาด (300 มิลลิกรัมต่อวัน) อาจถึงแก่ชีวิตได้
- หลักสูตรขั้นต่ำคือสองเดือน ในช่วงเดือนแรก ระดับฮีโมโกลบินและเม็ดเลือดแดงจะกลับสู่ปกติ ในอนาคต การใช้ยามีเป้าหมายเพื่อเติมธาตุเหล็กสำรอง (เติม "คลัง") ปริมาณจะลดลงในช่วงเดือนที่สอง
ควรจำไว้ว่าแม้ว่าจะใช้มาตรการป้องกันทั้งหมดแล้วก็ตาม การรับประทานยาที่มีธาตุเหล็กอาจทำให้เกิดผลข้างเคียงได้ เช่น ผิวหนังแดง คลื่นไส้ เบื่ออาหาร อาการง่วงนอน ปวดศีรษะ ระบบย่อยอาหารผิดปกติ (ท้องผูก ท้องร่วง จุกเสียดในลำไส้ แสบร้อนกลางอก และเรอ) ,รสโลหะในปาก ในบางกรณีฟันอาจคล้ำขึ้น (ช่องปากประกอบด้วยไฮโดรเจนซัลไฟด์ซึ่งเมื่อทำปฏิกิริยากับเหล็กจะถูกเปลี่ยนเป็นเหล็กซัลไฟด์)
คำแนะนำ! เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้ฟันดำคล้ำ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโรคฟันผุ) ควรบ้วนปากทันทีหลังจากเตรียมส่วนผสมที่มีธาตุเหล็ก หากยามีอยู่ในรูปแบบของเหลว ควรรับประทานโดยใช้หลอด หากมีอาการเหล่านี้ควรหยุดยาทันที
ภาพรวมของผลิตภัณฑ์ที่มีธาตุเหล็กแสดงไว้ด้านล่าง
ในบรรดาการเตรียมธาตุเหล็กที่กำหนดบ่อยที่สุด ได้แก่ Conferon, Feracryl, Ferrum lek, Gemostimulin ข้อดีคือปริมาณที่แม่นยำที่สุดและมีผลข้างเคียงน้อยที่สุด
ปริมาณของยาจะคำนวณเป็นรายบุคคล - 2 มก. ต่อน้ำหนักตัวของผู้ป่วย 1 กก. (แต่ไม่เกิน 250 มก. ต่อวัน) เพื่อการดูดซึมที่ดีขึ้น ควรรับประทานยาพร้อมกับอาหารพร้อมกับของเหลวเล็กน้อย
การวินิจฉัยการเปลี่ยนแปลงเชิงบวก (การเพิ่มจำนวนเรติคูโลไซต์) ภายในหนึ่งสัปดาห์หลังจากเริ่มรับประทานยา หลังจากนั้นอีกสองถึงสามสัปดาห์ ความเข้มข้นของฮีโมโกลบินจะเพิ่มขึ้น
| ยา | แบบฟอร์มการเปิดตัว | สารประกอบ |
| Hemoferprolongatum | ยาเม็ดเคลือบฟิล์ม หนัก 325 มก | เฟอรัสซัลเฟตในหนึ่งเม็ด – 105 มก. Fe2+ |
| ทาดิเฟรอน | แท็บเล็ตที่ออกฤทธิ์นาน | Mucoproteosis และกรดแอสคอร์บิกในหนึ่งเม็ด - 80 มก. Fe2+ |
| เฟอร์โรกลูโคเนต และเฟอร์โรนัล | เม็ด 300 มก | เหล็กกลูโคเนต ต่อเม็ด – 35 มก. Fe2+ |
| เฟอโรกราดูเมต | เม็ดเคลือบฟิล์ม | ไอรอนซัลเฟตบวกเมทริกซ์พลาสติก – กราดูเมตในหนึ่งเม็ด – 105 มก. Fe2+ |
| เฮเฟอรอล | แคปซูล 350 มก | กรดฟูมาริกในหนึ่งเม็ด – 100 มก. Fe2+ |
| อัคติเฟอร์ริน | แคปซูล ยาหยอดปาก น้ำเชื่อม | เฟอรัสซัลเฟต, D, แอล-ซีรีน (แคปซูลและยาหยอดในช่องปาก) และเฟอร์รัสซัลเฟต, ดี, แอล-ซีรีน, กลูโคส, ฟรุกโตส, โพแทสเซียมซอร์เบต (น้ำเชื่อม) ใน 1 แคปซูลและน้ำเชื่อม 1 มล. - 38.2 มก. Fe2+, ในหยด 1 มล., ในน้ำเชื่อม 1 มล. - และ 34.2 มก. Fe2+ |
| เจมซิเนอรัล-TD | แคปซูล | ไมโครแกรนูลของเหล็กฟูมาเรต, กรดโฟลิก, ไซยาโนโคบาลามิน หนึ่งแคปซูล – 67 มก. Fe2+ |
| Gyno-tardiferon | ยาเม็ด | เฟอรัสซัลเฟต, กรดโฟลิกและแอสคอร์บิก, เยื่อเมือก หนึ่งเม็ดมี Fe2+ 80 มก |
| โกลบิรอน | เจลาตินแคปซูล 300 มก | เหล็ก fumarate, วิตามิน B6, B12, กรดโฟลิก, โซเดียม docusate หนึ่งแคปซูล – 100 มก. Fe2+ |
| แรนเฟรอน-12 | แคปซูล 300 มก | เหล็กฟูมาเรต กรดแอสคอร์บิกและโฟลิก ไซยาโนโคบาลามิน ซิงค์ซัลเฟต เหล็กแอมโมเนียมซิเตรต หนึ่งแคปซูล – 100 มก. Fe2+ |
| ซอร์บิเฟอร์ดูรูเลส | เม็ดเคลือบฟิล์มที่มีการปล่อยไอออนของเหล็กเป็นเวลานาน | เหล็กซัลเฟต, กรดแอสคอร์บิก, เมทริกซ์ (ดูรูล) หนึ่งเม็ดมี Fe2+ 100 มก |
| โทเทมา | สารละลายในช่องปากในหลอดขนาด 10 มล | เหล็กกลูโคเนต แมงกานีส ทองแดง รวมถึงเบนโซเอต โซเดียมซิเตรต และซูโครส หนึ่งหลอด - 50 มก. Fe2+ |
| เฮเฟอรอล | แคปซูล 350 มก | กรดฟูมาริก หนึ่งแคปซูล – 100 มก. Fe2+ |
| เฟนิวลส์ | แคปซูล | เหล็กซัลเฟต, กรดโฟลิกและแอสคอร์บิก, ไทอามีน และยังมีไรโบฟลาวิน, ไซยาโนโคบาลามิน, ไพริดอกซิ, ฟรุกโตส, ซีสเตอีน, แคลเซียมแพนโทธีเนต, ยีสต์ หนึ่งแคปซูล – 45 มก. Fe2+ |
ข้อห้ามในการใช้ยาที่มีธาตุเหล็ก
|
|
|
|
|
|
ข้อห้ามตามเงื่อนไข: |
|
|
|
การฉีดธาตุเหล็กและคุณสมบัติต่างๆ มีดังต่อไปนี้ นอกจากแคปซูลและยาเม็ดที่มีธาตุเหล็กแล้วยังมีการฉีดยาอีกด้วย จำเป็นต้องใช้เมื่อ:
- โรคเรื้อรังของระบบย่อยอาหารพร้อมกับการดูดซึมธาตุเหล็กลดลง การวินิจฉัย: ตับอ่อนอักเสบ (การอักเสบของตับอ่อน), กลุ่มอาการการดูดซึมผิดปกติ, โรค celiac, ลำไส้อักเสบ;
- อาการลำไส้ใหญ่บวมเป็นแผลที่มีลักษณะไม่เฉพาะเจาะจง;
- การแพ้เกลือเหล็กหรือภูมิไวเกินด้วยอาการแพ้
- แผลในกระเพาะอาหารและลำไส้เล็กส่วนต้นในช่วงที่มีอาการกำเริบ
- ระยะเวลาหลังผ่าตัดหลังจากถอดส่วนของกระเพาะอาหารหรือลำไส้เล็กออก
ข้อดีของการฉีดคือการทำให้ธาตุเหล็กมีความอิ่มตัวอย่างรวดเร็วและสูงสุดเมื่อเปรียบเทียบกับการปล่อยยาในรูปแบบอื่น
สำคัญ! เมื่อรับประทานยาเม็ดและแคปซูล ปริมาณสูงสุดไม่ควรเกิน 20-50 มก. (อาจเกิดอันตรายถึงชีวิตได้เมื่อรับประทานธาตุเหล็ก 300 มก.) เมื่อฉีดเข้าไปปริมาณสูงสุดจะเท่ากับธาตุเหล็ก 100 มก.
ผลข้างเคียงเมื่อให้ธาตุเหล็กโดยการฉีด: การบดอัด (แทรกซึม) ของเนื้อเยื่อบริเวณที่ให้ยา, หนาวสั่น, ฝี, ปฏิกิริยาการแพ้ (ในกรณีที่เลวร้ายที่สุด, ภาวะช็อกจากภูมิแพ้จะเกิดขึ้นทันที), กลุ่มอาการการแข็งตัวของหลอดเลือดที่แพร่กระจาย, การให้ยาเกินขนาดธาตุเหล็ก
ประเภทของยาแสดงอยู่ในตาราง
| ยา | แบบฟอร์มการเปิดตัว | สารประกอบ |
| Ferrum Lek (เข้ากล้าม) | แอมพูลส์ 2 มล | ไอรอนไฮดรอกไซด์และเดกซ์แทรน หนึ่งหลอด - 100 มก. Fe2+ |
| Venofer (ทางหลอดเลือดดำ) | แอมพูล 5 มล | ไอรอนไฮดรอกไซด์ซูโครสเชิงซ้อน หนึ่งหลอด - 100 มก. Fe2+ |
| Ferkoven (ทางหลอดเลือดดำ) | แอมพูล 1 มล | เหล็กแซ็กคาเรต สารละลายคาร์โบไฮเดรต และโคบอลต์กลูโคเนต หนึ่งหลอด - 100 มก. Fe2+ |
| เจคโตเฟอร์ (เข้ากล้าม) | แอมพูลส์ 2 มล | คอมเพล็กซ์กรดเหล็กซอร์บิทอลซิตริก |
| Ferrlecite (สารละลาย – เข้ากล้ามเนื้อ, หลอดบรรจุ – ทางหลอดเลือดดำ) | สารละลายสำหรับฉีดในหลอดขนาด 1 และ 5 มล | ธาตุเหล็กกลูโคเนตคอมเพล็กซ์ |
| เฟอร์บิทอล (เข้ากล้าม) | แอมพูล 1 มล | ไอรอนซอร์บิทอลคอมเพล็กซ์ |
คำนิยาม
เหล็ก- องค์ประกอบที่ยี่สิบหกของตารางธาตุ การกำหนด - Fe จากภาษาละติน "ferrum" ตั้งอยู่ในสมัยที่ 4 กลุ่ม VIIIB หมายถึงโลหะ ประจุนิวเคลียร์คือ 26
เหล็กเป็นโลหะที่พบมากที่สุดในโลกรองจากอะลูมิเนียม โดยคิดเป็น 4% (น้ำหนัก) ของเปลือกโลก เหล็กพบได้ในรูปของสารประกอบต่าง ๆ : ออกไซด์, ซัลไฟด์, ซิลิเกต เหล็กพบได้ในสถานะอิสระในอุกกาบาตเท่านั้น
แร่เหล็กที่สำคัญที่สุด ได้แก่ แร่เหล็กแม่เหล็ก Fe 3 O 4 แร่เหล็กสีแดง Fe 2 O 3 แร่เหล็กสีน้ำตาล 2Fe 2 O 3 × 3H 2 O และแร่เหล็กสปาร์ FeCO 3
เหล็กเป็นโลหะเหนียวสีเงิน (รูปที่ 1) เหมาะสำหรับการตีขึ้นรูป การรีด และการตัดเฉือนประเภทอื่นๆ ได้ดี สมบัติทางกลของเหล็กขึ้นอยู่กับความบริสุทธิ์อย่างมาก - ขึ้นอยู่กับเนื้อหาขององค์ประกอบอื่น ๆ ในปริมาณที่น้อยมาก
ข้าว. 1. เหล็ก. รูปร่าง.
มวลอะตอมและโมเลกุลของเหล็ก
น้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ของสาร(M r) คือตัวเลขที่แสดงว่ามวลของโมเลกุลที่กำหนดมากกว่า 1/12 ของอะตอมคาร์บอนเป็นจำนวนเท่าใด และ มวลอะตอมสัมพัทธ์ของธาตุ(A r) - จำนวนมวลเฉลี่ยของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีมากกว่า 1/12 ของมวลอะตอมคาร์บอน
เนื่องจากในสถานะอิสระเหล็กมีอยู่ในรูปของโมเลกุล Fe monatomic Fe ค่าของมวลอะตอมและโมเลกุลจึงตรงกัน มีค่าเท่ากับ 55.847
การดัดแปลงธาตุเหล็กแบบ Allotropy และการดัดแปลงแบบ Allotropic
เหล็กทำให้เกิดการดัดแปลงผลึกสองแบบ: α-เหล็ก และ γ-เหล็ก อันแรกมีโครงตาข่ายลูกบาศก์ที่มีศูนย์กลางลำตัว ส่วนอันที่สองมีตาข่ายลูกบาศก์ที่มีศูนย์กลางอยู่ที่ใบหน้า α-เหล็กมีความเสถียรทางอุณหพลศาสตร์ในช่วงอุณหภูมิสองช่วง: ต่ำกว่า 912 o C และตั้งแต่ 1394 o C จนถึงจุดหลอมเหลว จุดหลอมเหลวของเหล็กคือ 1539 ± 5 o C ระหว่าง 912 o C ถึง 1394 o C γ-เหล็กมีความเสถียร
ช่วงอุณหภูมิของความเสถียรของเหล็ก α- และ γ ถูกกำหนดโดยธรรมชาติของการเปลี่ยนแปลงในพลังงานกิ๊บส์ของการดัดแปลงทั้งสองเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 912 o C และสูงกว่า 1,394 o C พลังงาน Gibbs ของ α-iron จะน้อยกว่าพลังงาน Gibbs ของ γ-iron และในช่วง 912 - 1394 o C จะมีค่ามากกว่า
ไอโซโทปของเหล็ก
เป็นที่ทราบกันว่าในธรรมชาติเหล็กสามารถพบได้ในรูปของไอโซโทปเสถียรสี่ชนิด ได้แก่ 54 Fe, 56 Fe, 57 Fe และ 57 Fe เลขมวลคือ 54, 56, 57 และ 58 ตามลำดับ นิวเคลียสของอะตอมของไอโซโทปเหล็ก 54 Fe ประกอบด้วยโปรตอนยี่สิบหกตัวและนิวตรอนยี่สิบแปดตัว และไอโซโทปที่เหลือแตกต่างจากจำนวนนิวตรอนเท่านั้น
มีไอโซโทปเหล็กเทียมที่มีเลขมวลตั้งแต่ 45 ถึง 72 รวมถึงนิวเคลียสไอโซเมอร์ 6 สถานะ ไอโซโทปที่มีอายุยืนที่สุดในบรรดาไอโซโทปข้างต้นคือ 60 Fe โดยมีครึ่งชีวิต 2.6 ล้านปี
ไอออนของเหล็ก
สูตรอิเล็กทรอนิกส์ที่สาธิตการกระจายวงโคจรของอิเล็กตรอนเหล็กมีดังนี้:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 .
อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาทางเคมี เหล็กจะปล่อยเวเลนซ์อิเล็กตรอนออกไป กล่าวคือ เป็นผู้บริจาคและกลายเป็นไอออนที่มีประจุบวก:
เฟ 0 -2e → เฟ 2+ ;
เฟ 0 -3e → เฟ 3+
โมเลกุลเหล็กและอะตอม
ในสถานะอิสระ เหล็กจะอยู่ในรูปของโมเลกุล Fe ที่มีอะตอมเดี่ยว ต่อไปนี้เป็นคุณสมบัติบางประการที่แสดงถึงอะตอมและโมเลกุลของเหล็ก:
โลหะผสมเหล็ก
จนถึงศตวรรษที่ 19 โลหะผสมเหล็กส่วนใหญ่รู้จักกันในชื่อโลหะผสมกับคาร์บอน เรียกว่าเหล็กและเหล็กหล่อ อย่างไรก็ตาม ต่อมาโลหะผสมที่มีธาตุเหล็กใหม่ซึ่งประกอบด้วยโครเมียม นิกเกิล และองค์ประกอบอื่นๆ ได้ถูกสร้างขึ้น ปัจจุบันโลหะผสมเหล็กแบ่งออกเป็นเหล็กกล้าคาร์บอน เหล็กหล่อ โลหะผสมเหล็ก และเหล็กกล้าที่มีคุณสมบัติพิเศษ
ในเทคโนโลยี โลหะผสมเหล็กมักเรียกว่าโลหะกลุ่มเหล็ก และการผลิตของโลหะผสมเหล่านี้เรียกว่าโลหะวิทยากลุ่มเหล็ก
ตัวอย่างการแก้ปัญหา
ตัวอย่างที่ 1
| ออกกำลังกาย | องค์ประกอบองค์ประกอบของสารมีดังนี้: เศษส่วนมวลของธาตุเหล็กคือ 0.7241 (หรือ 72.41%), เศษส่วนมวลของออกซิเจนคือ 0.2759 (หรือ 27.59%) ได้มาซึ่งสูตรทางเคมี |
| สารละลาย | เศษส่วนมวลขององค์ประกอบ X ในโมเลกุลขององค์ประกอบ NX คำนวณโดยใช้สูตรต่อไปนี้: ω (X) = n × อาร์ (X) / M (HX) × 100% ให้เราแสดงจำนวนอะตอมเหล็กในโมเลกุลด้วย "x" จำนวนอะตอมออกซิเจนด้วย "y" ให้เราค้นหามวลอะตอมสัมพัทธ์ที่สอดคล้องกันของธาตุเหล็กและออกซิเจน (เราจะปัดเศษค่าของมวลอะตอมสัมพัทธ์ที่นำมาจากตารางธาตุของ D.I. Mendeleev เป็นจำนวนเต็ม) อาร์(เฟ) = 56; อาร์(O) = 16. เราแบ่งเปอร์เซ็นต์ขององค์ประกอบออกเป็นมวลอะตอมสัมพัทธ์ที่สอดคล้องกัน ดังนั้นเราจะพบความสัมพันธ์ระหว่างจำนวนอะตอมในโมเลกุลของสารประกอบ: x:y= ω(เฟ)/อาร์(เฟ) : ω(O)/อาร์(O); x:y = 72.41/56: 27.59/16; x:y = 1.29: 1.84. ลองนำจำนวนที่น้อยที่สุดมาเป็นหนึ่ง (เช่น หารตัวเลขทั้งหมดด้วยจำนวนที่น้อยที่สุด 1.29): 1,29/1,29: 1,84/1,29; ดังนั้นสูตรผสมธาตุเหล็กและออกซิเจนที่ง่ายที่สุดคือ Fe 2 O 3 |
| คำตอบ | เฟ2O3 |
เหล็กบริสุทธิ์ได้มาจากวิธีการต่างๆ วิธีที่สำคัญที่สุดคือการสลายตัวด้วยความร้อนของเหล็กเพนตะคาร์บอนิล (ดูมาตรา 193) และอิเล็กโทรลิซิสของสารละลายที่เป็นน้ำของเกลือ
ในอากาศชื้นเหล็กจะเกิดสนิมอย่างรวดเร็วนั่นคือเคลือบด้วยเหล็กออกไซด์ไฮเดรตสีน้ำตาลซึ่งเนื่องจากความเปราะบางจึงไม่ป้องกันเหล็กจากการเกิดออกซิเดชันเพิ่มเติม ในน้ำเหล็กจะกัดกร่อนอย่างรุนแรง เมื่อเข้าถึงออกซิเจนได้มากจะเกิดรูปแบบไฮเดรตของเหล็ก (III) ออกไซด์:
เมื่อมีการขาดออกซิเจนหรือเมื่อเข้าถึงได้ยากจะเกิดออกไซด์ผสม Fe 3 O 4 (FeO Fe 2 O 3):
เหล็กละลายในกรดไฮโดรคลอริกทุกความเข้มข้น:
การละลายในกรดซัลฟิวริกเจือจางเกิดขึ้นในลักษณะเดียวกัน:
ในสารละลายเข้มข้นของกรดซัลฟิวริก เหล็กจะถูกออกซิไดซ์เป็นเหล็ก (III):
อย่างไรก็ตามในกรดซัลฟิวริกซึ่งมีความเข้มข้นเกือบ 100% เหล็กจะกลายเป็นแบบพาสซีฟและแทบไม่มีปฏิกิริยาใด ๆ เกิดขึ้น
เหล็กละลายในสารละลายกรดไนตริกเจือจางและเข้มข้นปานกลาง:
ที่ความเข้มข้นสูงของ HNO 3 การละลายจะช้าลงและเหล็กจะกลายเป็นสารเฉื่อย
เหล็กมีลักษณะเฉพาะด้วยสารประกอบสองชุด: สารประกอบของเหล็ก (II) และสารประกอบของเหล็ก (III) อันแรกสอดคล้องกับเหล็ก (II) ออกไซด์หรือเหล็กออกไซด์, FeO, อันที่สอง - กับเหล็ก (III) ออกไซด์หรือเหล็กออกไซด์, Fe 2 O 3
นอกจากนี้ยังทราบเกลือของกรดเหล็ก H 2 FeO 4 ซึ่งสถานะออกซิเดชันของเหล็กคือ +6
สารประกอบเหล็ก (II)
เกลือของเหล็ก (II) เกิดขึ้นเมื่อเหล็กละลายในกรดเจือจางอื่นที่ไม่ใช่กรดไนตริก สิ่งสำคัญที่สุดคือธาตุเหล็ก (II) ซัลเฟตหรือเฟอรัสซัลเฟต FeSO 4 · 7H 2 O ซึ่งก่อตัวเป็นผลึกสีเขียวอ่อนที่ละลายได้สูงในน้ำ ในอากาศ เหล็กซัลเฟตจะค่อยๆ กัดเซาะและในเวลาเดียวกันก็ออกซิไดซ์จากพื้นผิว กลายเป็นเกลือของธาตุเหล็ก (III) สีเหลืองน้ำตาล
เหล็ก (II) ซัลเฟตเตรียมโดยการละลายเศษเหล็กในกรดซัลฟิวริก 20-30%:
เหล็ก (II) ซัลเฟตใช้ในการควบคุมศัตรูพืช ในการผลิตหมึกและสีแร่ และในการย้อมสิ่งทอ
เมื่อให้ความร้อนกับเหล็กซัลเฟต น้ำจะถูกปล่อยออกมาและได้มวลสีขาวของเกลือปราศจาก FeSO 4 ที่อุณหภูมิสูงกว่า 480°C เกลือปราศจากน้ำจะสลายตัวเพื่อปล่อยซัลเฟอร์ไดออกไซด์และซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ หลังในอากาศชื้นก่อให้เกิดไอระเหยสีขาวหนักของกรดซัลฟิวริก:
เมื่อสารละลายเกลือของเหล็ก (II) ทำปฏิกิริยากับด่าง จะเกิดการตกตะกอนสีขาวของธาตุเหล็ก (II) ไฮดรอกไซด์ Fe (OH) 2 ซึ่งตกตะกอนในอากาศเนื่องจากการเกิดออกซิเดชันอย่างรวดเร็วจะกลายเป็นสีเขียวและสีน้ำตาล จากนั้นจึงกลายเป็นเหล็ก (III) ไฮดรอกไซด์
เหล็กรัส (II) ออกไซด์ FeO สามารถรับได้ในรูปของผงสีดำที่ออกซิไดซ์ได้ง่ายโดยรีดิวซ์เหล็ก (III) ออกไซด์ด้วยคาร์บอน (II) ออกไซด์ที่อุณหภูมิ 500°C:
โลหะอัลคาไลคาร์บอเนตจะตกตะกอนเหล็กสีขาว (II) คาร์บอเนต FeCO 3 จากสารละลายเกลือของเหล็ก (II) เมื่อสัมผัสกับน้ำที่มี CO 2 เหล็กคาร์บอเนต เช่น แคลเซียมคาร์บอเนต บางส่วนจะเปลี่ยนเป็นเกลือที่เป็นกรดที่ละลายน้ำได้มากกว่า Fe(HCO 3) 2 เหล็กพบได้ในรูปของเกลือนี้ในน้ำแร่ธรรมชาติ
เกลือของเหล็ก (II) สามารถเปลี่ยนเป็นเกลือของเหล็ก (III) ได้อย่างง่ายดายโดยการกระทำของสารออกซิไดซ์ต่างๆ - กรดไนตริก, โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต, คลอรีนตัวอย่างเช่น:
เนื่องจากความสามารถในการออกซิไดซ์ได้ง่าย เกลือของเหล็ก (II) จึงมักถูกใช้เป็นตัวรีดิวซ์
สารประกอบเหล็ก (III)
เหล็ก (III) คลอไรด์ FeCl 3 เป็นผลึกสีน้ำตาลเข้มและมีโทนสีเขียว สารนี้ดูดความชื้นได้สูง เมื่อดูดซับความชื้นจากอากาศ ก็จะกลายเป็นผลึกไฮเดรตที่มีน้ำในปริมาณต่างกันและกระจายไปในอากาศ ในสถานะนี้ เหล็ก (III) คลอไรด์จะมีสีน้ำตาลส้ม ในสารละลายเจือจาง FeCl 3 ไฮโดรไลซ์เป็นเกลือพื้นฐาน ในไอของเหล็ก (III) คลอไรด์มีโครงสร้างคล้ายกับอะลูมิเนียมคลอไรด์ (หน้า 615) และสอดคล้องกับสูตร Fe 2 Cl 6 ; การแยกตัวของ Fe 2 Cl 6 ออกเป็นโมเลกุล FeCl 3 ที่เห็นได้ชัดเจนเริ่มต้นที่อุณหภูมิประมาณ 500°C
เหล็ก (III) คลอไรด์ถูกใช้เป็นตัวตกตะกอนในการทำน้ำให้บริสุทธิ์ เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ และในอุตสาหกรรมสิ่งทอ
เหล็ก (III) ซัลเฟต Fe 2 (SO 4) 3 - ผลึกสีขาวดูดความชื้นได้มากซึ่งกระจายอยู่ในอากาศ ก่อตัวเป็นผลึกไฮเดรต Fe 2 (SO 4) 3 · 9H 2 O (ผลึกสีเหลือง) ในสารละลายที่เป็นน้ำ เหล็ก (III) ซัลเฟตจะถูกไฮโดรไลซ์อย่างมาก ด้วยโลหะอัลคาไลและแอมโมเนียมซัลเฟต ทำให้เกิดเกลือสองชั้น - สารส้ม เช่น เฟอร์ริกแอมโมเนียมสารส้ม (NH 4) Fe (SO 4) 2 · 12H 2 O - ผลึกสีม่วงอ่อนที่ละลายน้ำได้สูง เมื่อถูกความร้อนสูงกว่า 500°C เหล็ก (III) ซัลเฟตจะสลายตัวตามสมการ:
ใช้เหล็ก (III) ซัลเฟตเช่น FeCl 3 เป็นตัวตกตะกอนในการทำน้ำให้บริสุทธิ์รวมถึงการแกะสลักโลหะ สารละลายของ Fe 2 (SO 4) 3 สามารถละลาย Cu 2 S และ CuS เพื่อสร้างคอปเปอร์ (II) ซัลเฟต ซึ่งใช้ในการผลิตทองแดงทางไฮโดรเมทัลลิก
เมื่ออัลคาไลทำปฏิกิริยากับสารละลายของเกลือของเหล็ก (III) เหล็กสีน้ำตาลแดง (III) ไฮดรอกไซด์ Fe(OH) 3 จะตกตะกอน ซึ่งไม่ละลายในอัลคาไลส่วนเกิน
ธาตุเหล็ก (III) ไฮดรอกไซด์เป็นเบสที่อ่อนกว่าธาตุเหล็ก (II) ไฮดรอกไซด์ ซึ่งแสดงให้เห็นได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าเกลือของธาตุเหล็ก (III) ถูกไฮโดรไลซ์อย่างรุนแรง และมีกรดอ่อน (เช่น คาร์บอนิก ไฮโดรเจนซัลไฟด์) Fe(OH) 3 เกลือไม่ก่อตัว การไฮโดรไลซิสยังอธิบายสีของสารละลายของเกลือของเหล็ก (III) แม้ว่า Fe 3+ แทบจะไม่มีสีเลย แต่สารละลายที่บรรจุอยู่นั้นจะมีสีเหลืองน้ำตาล ซึ่งอธิบายได้จากการมีอยู่ของไฮดรอกโซไอออนของเหล็กหรือ Fe(OH ) 3 โมเลกุลซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากการไฮโดรไลซิส:
เมื่อถูกความร้อน สีจะเข้มขึ้น และเมื่อเติมกรดลงไป สีจะจางลงเนื่องจากการยับยั้งไฮโดรไลซิส
เมื่อเผาเหล็ก (III) ไฮดรอกไซด์จะสูญเสียน้ำกลายเป็นเหล็ก (III) ออกไซด์หรือเหล็กออกไซด์ Fe 2 O 3 เหล็ก (III) ออกไซด์เกิดขึ้นตามธรรมชาติในรูปของแร่เหล็กสีแดง และใช้เป็นสีน้ำตาล - ตะกั่วแดง หรือมัมมี่
ปฏิกิริยาลักษณะเฉพาะที่แยกเกลือของเหล็ก (III) ออกจากเกลือของเหล็ก (II) คือการกระทำของโพแทสเซียมไทโอไซยาเนต KSCN หรือแอมโมเนียมไทโอไซยาเนต NH 4 SCN บนเกลือของเหล็ก สารละลายโพแทสเซียมไทโอไซยาเนตประกอบด้วยไอออน SCN ที่ไม่มีสี ซึ่งรวมกับไอออน Fe (III) ทำให้เกิดสีแดงเลือด ไทโอไซยาเนต Fe (SCN) 3 ที่แยกตัวออกอย่างอ่อนเป็นสีแดงเลือด เมื่อทำปฏิกิริยากับไทโอไซยาเนตของไอออนของเหล็ก (II) สารละลายจะยังคงไม่มีสี
สารประกอบเหล็กไซยาไนด์ เมื่อสารละลายเกลือของเหล็ก (II) สัมผัสกับไซยาไนด์ที่ละลายได้ เช่น โพแทสเซียมไซยาไนด์ จะได้ตะกอนสีขาวของธาตุเหล็ก (II) ไซยาไนด์:
โพแทสเซียมไซยาไนด์ในปริมาณที่มากเกินไป ตะกอนจะละลายเนื่องจากการก่อตัวของเกลือเชิงซ้อน K 4 ของโพแทสเซียมเฮกซะไซยาโนเฟอร์เรต (II)
Potassium hexacyanoferrate(II) K 4 ·3H 2 O ตกผลึกในรูปของปริซึมสีเหลืองอ่อนขนาดใหญ่ เกลือนี้เรียกอีกอย่างว่าเกลือเลือดเหลือง เมื่อละลายในน้ำ เกลือจะแยกตัวออกเป็นโพแทสเซียมไอออนและไอออนเชิงซ้อน 4- ไอออนที่มีความเสถียรอย่างยิ่ง ในทางปฏิบัติ สารละลายดังกล่าวไม่มีไอออน Fe 2+ เลย และไม่ทำให้เกิดปฏิกิริยาเหมือนธาตุเหล็ก (II)
โพแทสเซียมเฮกซาไซยาโนเฟอร์เรต (II) ทำหน้าที่เป็นรีเอเจนต์ที่ไวต่อไอออนของเหล็ก (III) เนื่องจากไอออน 4- ไอออนที่ทำปฏิกิริยากับไอออน Fe 3+ ทำให้เกิดเกลือที่ไม่ละลายน้ำของธาตุเหล็ก (III) เฮกซะไซยาโนเฟอร์เรต (III) Fe 4 3 ของลักษณะเฉพาะ สีฟ้า; เกลือนี้เรียกว่าปรัสเซียนบลู:
สีน้ำเงินปรัสเซียนใช้เป็นสี
เมื่อคลอรีนหรือโบรมีนทำปฏิกิริยากับสารละลายเกลือเลือดสีเหลือง ไอออนของมันถูกออกซิไดซ์และกลายเป็น 3-
เกลือ K3 ที่สอดคล้องกับไอออนนี้เรียกว่าโพแทสเซียมเฮกซายาโนเฟอร์เรต (III) หรือเกลือในเลือดแดง มันก่อตัวเป็นผลึกปราศจากน้ำสีแดง
หากคุณใช้โพแทสเซียมเฮกซายาโนเฟอร์เรต (III) กับสารละลายเกลือของธาตุเหล็ก (II) คุณจะได้รับตะกอนของเฮกซาไซยาโนเฟอร์เรต (III) ธาตุเหล็ก (I) (เทิร์นบูลบลู) ซึ่งดูคล้ายกับสีน้ำเงินปรัสเซียนมาก แต่มีองค์ประกอบที่แตกต่างกัน : :
ด้วยเกลือของธาตุเหล็ก (III) K 3 จะกลายเป็นสารละลายสีน้ำตาลแกมเขียว
ในสารประกอบเชิงซ้อนอื่นๆ ส่วนใหญ่ เช่นเดียวกับในไซยาโนเฟอร์เรตที่พิจารณา จำนวนโคออร์ดิเนตของเหล็ก (II) และเหล็ก (III) คือหก
เฟอร์ไรต์ เมื่อเหล็ก (III) ออกไซด์ถูกหลอมรวมกับโซเดียมหรือโพแทสเซียมคาร์บอเนตจะเกิดเฟอร์ไรต์ - เกลือของกรดเหล็ก HFeO 2 ที่ไม่ได้รับในสถานะอิสระเช่นโซเดียมเฟอร์ไรต์ NaFeO 2:
เมื่อโลหะผสมละลายในน้ำจะได้สารละลายสีแดงม่วง ซึ่งสามารถตกตะกอนแบเรียมเฟอร์เรต BaFeO 4 ที่ไม่ละลายน้ำได้โดยการกระทำของแบเรียมคลอไรด์
เฟอร์เรตทั้งหมดเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรงมาก (แรงกว่าเปอร์แมงกาเนต) ยังไม่ได้รับกรดเหล็ก H 2 FeO 4 ที่สอดคล้องกับเฟอร์เรตและแอนไฮไดรด์ FeO 3 ในสถานะอิสระ
เหล็กคาร์บอนิล เหล็กก่อให้เกิดสารประกอบระเหยกับคาร์บอนมอนอกไซด์ที่เรียกว่าเหล็กคาร์บอนิล เหล็ก เพนตะคาร์บอนิล Fe(CO) 5 เป็นของเหลวสีเหลืองอ่อน เดือดที่ 105°C ไม่ละลายในน้ำ แต่ละลายได้ในตัวทำละลายอินทรีย์หลายชนิด Fe(CO) 5 ได้มาจากการส่ง CO บนผงเหล็กที่อุณหภูมิ 150-200°C และความดัน 10 MPa สิ่งเจือปนที่มีอยู่ในเหล็กไม่ทำปฏิกิริยากับ CO ส่งผลให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีความบริสุทธิ์มาก เมื่อถูกความร้อนในสุญญากาศ เหล็กเพนตะคาร์บอนิลจะสลายตัวเป็นเหล็กและ CO; ใช้ในการผลิตเหล็กผงที่มีความบริสุทธิ์สูง - เหล็กคาร์บอนิล (ดู§ 193)
ลักษณะของพันธะเคมีในโมเลกุล Fe(CO) 5 มีอภิปรายอยู่ในหน้า 430
| <<< Назад
|
ไปข้างหน้า >>> |