Mendeleev. Chemistry ng mga elemento VIII B ng pangkat ng Periodic system D.I. Mendeleev Pangkalahatang katangian ng mga elemento ng pangkat 8 ng pangalawang subgroup

Ang side subgroup ng ikawalong grupo ay sumasaklaw sa tatlong triad ng d-element.

Ang unang triad ay nabuo ng mga elemento bakal, kobalt at nikel, pangalawa – ruthenium, rhodium, palladium, at ang ikatlong triad - osmium, iridium at platinum.

Karamihan sa mga elemento ng subgroup na isinasaalang-alang ay may dalawang electron sa panlabas na electron shell ng atom; lahat sila ay mga metal.

Bilang karagdagan sa mga panlabas na electron, ang mga electron mula sa nakaraang hindi natapos na shell ng elektron ay nakikibahagi din sa pagbuo ng mga bono ng kemikal.

Kasama sa iron family ang iron, cobalt at nickel. Ang pagtaas ng electronegativity sa seryeng Fe (1.83) - Co (1.88) - Ni (1.91) ay nagpapakita na mula sa bakal hanggang sa nikel ay dapat magkaroon ng pagbaba sa mga pangunahing at pagbabawas ng mga katangian. Sa serye ng electrochemical boltahe, ang mga elementong ito ay nauuna sa hydrogen.

Sa mga tuntunin ng pagkalat nito sa kalikasan, ang paggamit ng mga compound sa gamot at teknolohiya, at ang papel nito sa katawan, ang iron ay nangunguna sa pangkat na ito.

Ang mga elemento ng pamilyang bakal sa mga compound ay nagpapakita ng mga estado ng oksihenasyon +2,

Mga compound na bakal(II).. Ang mga ferrous salt ay nabubuo kapag ang iron ay natutunaw sa dilute acids. Ang pinakamahalaga sa kanila ay iron (II) sulfate, o ferrous sulfate, FeSO 4 . 7H 2 O, na bumubuo ng mapusyaw na berde

kristal, lubos na natutunaw sa tubig. Sa hangin, ang iron sulfate ay unti-unting nabubulok at sa parehong oras ay nag-oxidize mula sa ibabaw, nagiging isang dilaw-kayumanggi na pangunahing asin ng bakal (III).

Ang iron(II) sulfate ay inihanda sa pamamagitan ng pagtunaw ng mga scrap ng bakal sa 20-30% sulfuric acid:

Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2

Ang iron (II) sulfate ay ginagamit upang makontrol ang mga peste ng halaman, sa paggawa ng mga tinta at mineral na pintura, at sa pagtitina ng tela. Kapag ang isang solusyon ng isang bakal (II) na asin ay tumutugon sa isang alkali, ang isang puting namuo ng iron (II) hydroxide Fe(OH) 2 ay namuo, na sa hangin dahil sa oksihenasyon ay mabilis na nagiging maberde at pagkatapos ay kayumanggi, nagiging bakal. (III) hydroxide Fe(OH) 3 :

4Fe(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O = 4Fe(OH) 3

Ang mga divalent iron compound ay mga reducing agent at madaling ma-convert sa ferric iron compound:

6FeSO 4 + 2HNO 3 + 3H 2 SO 4 = 3Fe 2 (SO 4) 3 + 2NO + 4H 2 O

10FeSO 4 + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4 = 5Fe 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 8H 2 O

Ang ferric oxide at hydroxide ay may amphoteric properties. Ang iron (III) hydroxide ay isang mas mahinang base kaysa sa iron (II) hydroxide, ito ay ipinahayag sa katotohanan na ang mga ferric iron salts ay malakas na hydrolyzed, at ang Fe(OH) 3 ay hindi bumubuo ng mga salt na may mahinang acids (halimbawa, carbonic acid, hydrogen sulfide).

Ang mga acidic na katangian ng ferric iron oxide at hydroxide ay ipinakita sa reaksyon ng pagsasanib na may alkali metal carbonates, bilang isang resulta kung saan nabuo ang mga ferrite - mga asing-gamot ng ferrous acid HFeO 2 na hindi nakuha sa isang libreng estado:

Fe 2 O 3 + Na 2 CO 3 = 2NaFeO 2 + CO

Kung pinainit mo ang mga filing ng bakal o iron (III) oxide na may potassium nitrate at hydroxide, isang haluang metal ay nabuo na naglalaman ng potassium ferrate K 2 FeO 4 - isang asin ng iron acid H 2 FeO 4 na hindi inilabas sa libreng estado:

Fe 2 O 3 + 4KOH + 3KNO 3 = 2K 2 FeO 4 + 3KNO 2 + 2H 2 O

Sa mga biogenic compound, ang bakal ay kumplikado sa mga organikong ligand (myoglobin, hemoglobin). Ang antas ng iron oxidation sa mga complex na ito ay pinagtatalunan. Ang ilang mga may-akda ay naniniwala na ang estado ng oksihenasyon ay +2, ang iba ay nagmumungkahi na ito ay nag-iiba mula +2 hanggang +3 depende sa antas ng pakikipag-ugnayan sa oxygen.

Aplikasyon

Dissociation constants ng ilang acid at base /sa 25 0 C/

Matatagpuan sa ikaapat na yugto.
Ang atomic na timbang ng bakal ay 55.84, nuclear charge +26. Pamamahagi ng mga electron ayon sa mga antas ng enerhiya (+26): 2, 8, 14, 2. Electronic na pagsasaayos ng panlabas at pre-outer na layer ng bakal 3s23p63d64s2.

Kaya, ang iron atom, bilang karagdagan sa dalawa s-mga electron ng ikaapat na panlabas na layer, may anim pa d-mga electron ng ikatlong pre-outer layer. Sa mga ito d-Ang mga electron ay ang pinaka-aktibong 4 na hindi magkapares. Dahil dito, 6 na electron ang partikular na aktibong kasangkot sa pagbuo ng mga iron valence bond - 2 mula sa panlabas at 4 mula sa pre-outer layer. Ang pinakakaraniwang estado ng oksihenasyon ng bakal ay Fe+2 at Fe+3. Ang bakal ay isa sa mga pinakakaraniwang nakikitang elemento sa kalikasan. Ito ay nasa ikaapat na ranggo sa pagkalat sa iba pang mga elemento.

■ 57. Batay sa istruktura ng iron atom, pati na rin ang distribusyon ng mga electron sa mga orbital, ipahiwatig ang posibleng mga estado ng oksihenasyon ng elementong ito.

Ang bakal sa libreng estado ay isang kulay-pilak na kulay-abo na makintab na metal na may density na 7.87, isang punto ng pagkatunaw na 1535° at isang punto ng kumukulo na 2740°. Ang bakal ay may binibigkas na mga katangian ng ferromagnetic, ibig sabihin, sa ilalim ng impluwensya ng isang magnetic field ito ay nagiging magnetized at kapag ang field ay huminto, ito ay nagpapanatili ng mga magnetic na katangian, na nagiging isang magnet mismo. Ang lahat ng mga elemento ng pangkat ng bakal ay may mga katangiang ito.
Sa mga tuntunin ng mga kemikal na katangian nito, ang bakal ay isang napaka-aktibong metal. Sa kawalan ng kahalumigmigan, ang bakal ay hindi nagbabago sa hangin, ngunit kapag nakalantad sa kahalumigmigan at oxygen sa hangin, ito ay sumasailalim sa matinding kaagnasan at natatakpan ng isang maluwag na pelikula ng kalawang, na bakal, na hindi nagpoprotekta mula sa karagdagang. oksihenasyon, at ang bakal ay unti-unting nag-oxidize sa buong masa nito:
4Fe + 2H2O + 3O2 = 2Fe2O3 2H2O
Ang isang bilang ng mga pamamaraan ay binuo upang maprotektahan ang mahalagang metal na ito mula sa kaagnasan.

Sa serye ng boltahe, ang bakal ay matatagpuan sa kaliwa ng hydrogen. Kaugnay nito, madali itong nalantad sa mga dilute na acid, na nagiging isang ferrous iron salt, halimbawa:
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2
Ang bakal ay hindi tumutugon sa puro sulfuric at nitric acid. Ang mga acid na ito ay lumikha ng isang malakas at siksik na pelikula ng oxide sa ibabaw ng metal na ang metal ay nagiging ganap na passive at hindi na pumapasok sa iba pang mga reaksyon. Kasabay nito, kapag direktang nakikipag-ugnayan sa mga malakas na ahente ng oxidizing tulad ng bakal, ang bakal ay palaging nagpapakita ng isang estado ng oksihenasyon ng +3:
2Fe + 3Сl2 = 2FeCl3
Ang bakal ay tumutugon sa sobrang init na singaw; sa kasong ito, ay inilipat mula sa tubig, at ang mainit na bakal ay nagiging oxide, at ito ay palaging alinman sa ferrous oxide FeO o iron oxide Fe3O4(Fe2O3 FeO):
Fe + H2O = FeO + H2

3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2
Ang bakal na pinainit sa purong oxygen ay nasusunog nang husto upang bumuo ng sukat ng bakal (tingnan ang Fig. 40).

3Fe + 2O2 = Fe3O4

Kapag na-calcined, ang bakal ay bumubuo ng isang haluang metal na may carbon at sa parehong oras iron carbide Fe3C.

■ 58. Ilista ang mga pisikal na katangian ng bakal.
59. Ano ang mga kemikal na katangian ng bakal? Magbigay ng makatwirang sagot.

Mga compound ng bakal

Ang bakal ay bumubuo ng dalawang serye ng mga compound - mga compound na Fe +2 at Fe +3. Ang bakal ay nailalarawan sa pamamagitan ng dalawang oxides - oxide FeO at oxide Fe2O3. Totoo, kilala ang halo-halong oxide Fe3O4, ang molekula nito ay di- at ​​trivalent na bakal: Fe2O3 · FeO. Ang oxide na ito ay tinatawag ding iron scale, o iron oxide.

Ang mga compound ng ferrous iron ay hindi gaanong matatag kaysa sa mga compound ng iron oxide, at sa pagkakaroon ng isang oxidizing agent, kahit na ito ay hangin lamang, sila ay karaniwang nagiging mga ferric iron compound. Halimbawa, ang iron (II) hydroxide Fe(OH)2 ay isang puting solid, ngunit maaari itong makuha sa purong anyo lamang kapag ang mga solusyon ng mga tumutugon na sangkap ay hindi naglalaman ng dissolved oxygen at kung ang reaksyon ay isinasagawa nang walang oxygen sa atmospera:
FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2 + Na2SO4
Ang asin kung saan nakuha ang iron (II) hydroxide, siyempre, ay hindi dapat maglaman ng pinakamaliit na paghahalo ng mga compound ng oxide. Dahil ang ganitong mga kondisyon ay napakahirap na likhain sa isang ordinaryong laboratoryo sa edukasyon, ang iron (II) hydroxide ay nakuha sa anyo ng isang mas marami o mas kaunting madilim na berdeng precipitate ng isang gelatinous na hitsura, na nagpapahiwatig ng oksihenasyon ng divalent iron compounds sa ferric iron. Kung ang iron (II) hydroxide ay pinananatili sa hangin sa loob ng mahabang panahon, unti-unti itong nagiging iron (III) hydroxide Fe(OH)3:

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
Ang bakal ay karaniwang hindi matutunaw na hydroxides. Ang iron (II) hydroxide ay may mga pangunahing katangian, habang ang Fe(OH)3 ay may mahinang ipinahayag na mga katangian ng amphoteric.

■ 60. Ilista ang mga katangian ng iron oxide bilang isang tipikal na basic oxide. Magbigay ng makatwirang sagot. Isulat ang lahat ng mga equation ng reaksyon sa buo at pinaikling mga ionic na anyo.

61. Ilista ang mga katangian ng iron (II) hydroxide. Suportahan ang iyong sagot gamit ang mga equation ng reaksyon.

Sa iron (II) salts, ang pinakamahalaga ay iron sulfate FeSO4 · 7H2O, na naglalaman ng 7 molecule ng tubig ng crystallization. Ang iron sulfate ay natutunaw nang maayos sa tubig. Ginagamit ito upang makontrol ang mga peste sa agrikultura, gayundin sa paggawa ng mga tina.
Sa mga trivalent na iron salts, ang pinakamahalaga ay ang ferric chloride FeCl3, na napakahygroscopic na orange na kristal na sumisipsip ng tubig sa panahon ng pag-iimbak at natutunaw sa isang brown paste.

Ang mga iron (II) salts ay madaling mag-transform sa iron (III) salts, halimbawa kapag pinainit ng nitric acid o potassium permanganate sa pagkakaroon ng sulfuric acid:
6FeSO4 + 2HNO3 + 3H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + 2NO + 4H2O
Ang oksihenasyon ng Fe +2 salts sa Fe +3 salts ay maaari ding mangyari sa ilalim ng impluwensya ng atmospheric oxygen sa panahon ng pag-iimbak ng mga compound na ito, ngunit ang prosesong ito ay mas mahaba. Ang mga napaka-katangiang partikular na reagents ay ginagamit upang makilala ang mga kasyon ng Fe 2+ at Fe 3+. Halimbawa, upang makilala ang divalent na bakal, kunin ang pulang asin ng dugo K3, na, sa pagkakaroon ng divalent iron ions, ay nagbibigay sa kanila ng isang katangian ng matinding asul na precipitate ng Turnboule blue:
3FeSO4 + 2K3 = Fe32 + 3K2SO4
o sa ionic form
3Fe 2+ + 2 3- = Fe32
Upang makilala ang Fe3+ salts, ang isang reaksyon na may dilaw na blood salt K4 ay ginagamit:
4FeCl3 + 3K4 = Fe43 + 12KCl

4Fe 3+ + 3 4- = Fe43
Sa kasong ito, lumilitaw ang isang matinding asul na precipitate ng Prussian blue. Ang Prussian blue at Turnboule blue ay ginagamit bilang mga tina.
Bilang karagdagan, ang ferric iron ay maaaring makilala gamit ang mga natutunaw na asing-gamot - potassium thiocyanate KCNS o ammonium thiocyanate NH4CNS. Kapag ang mga sangkap na ito ay nakikipag-ugnayan sa Fe(III) na mga asing-gamot, ang solusyon ay nakakakuha ng kulay-dugo na pula.

■ 62. Ilista ang mga katangian ng mga asin Fe +3 at Fe +2. Aling estado ng oksihenasyon ang mas matatag?
63. Paano i-convert ang Fe +2 salt sa Fe +3 salt at vice versa? Magbigay ng halimbawa.

Ang reaksyon ay sumusunod sa equation:
FeCl3 + 3KCNS = Fe(CNS)3 + 3КCl
o sa ionic form
Fe 3+ + 3CNS - = Fe(CNS),
Ang mga compound ng bakal ay may mahalagang papel sa buhay ng mga organismo. Halimbawa, ito ay bahagi ng pangunahing protina ng dugo - hemoglobin, pati na rin ang mga berdeng halaman - chlorophyll. Ang bakal ay pumapasok sa katawan pangunahin bilang bahagi ng organikong bagay sa mga produktong pagkain. Ang mga mansanas, itlog, spinach, at beet ay naglalaman ng maraming bakal. Bilang mga gamot, ang bakal ay ginagamit sa anyo ng mga asing-gamot ng mga organikong acid. Ang ferric chloride ay nagsisilbing hemostatic agent.

■ 64. Tatlong test tube ang naglalaman ng: a) iron (II) sulfate, b) iron (III) sulfate at c) iron (III) chloride. Paano matukoy kung aling test tube ang naglalaman ng aling asin?
65. Paano magsagawa ng isang serye ng mga pagbabago:
Fe → FeCl2 → FeSO4 → Fe2(SO4)3 → Fe(OH)3 → Fe2O3.
66. Ang mga sumusunod ay ibinigay: iron, caustic soda. Paano, gamit lamang ang mga sangkap na ito, makakakuha ng iron (II) hydroxide at iron (III) hydroxide?
67. Ang isang solusyon na naglalaman ng chromium (III) chloride at iron (III) chloride ay ginagamot ng labis na alkali. Ang nagresultang precipitate ay sinala. Ano ang nanatili sa filter at ano ang napunta sa filtrate? Magbigay ng makatwirang sagot gamit ang mga equation ng reaksyon sa molecular, full ionic, at reduced ionic forms.

Mga haluang metal

Ang bakal ay ang batayan ng ferrous metalurhiya, kaya ito ay minahan sa napakalaking dami. Ang bagong programa para sa malawakang konstruksyon ng komunismo ay nagbibigay para sa produksyon ng 250 milyong toneladang bakal noong 1980. Ito ay 3.8 beses na mas mataas kaysa noong 1960.
Ang bakal ay halos hindi ginagamit sa dalisay na anyo nito, ngunit sa anyo lamang ng mga haluang metal. Ang pinakamahalagang haluang metal ng bakal ay may carbon - iba't ibang cast irons at steels. Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng cast iron at steel ay ang carbon content: ang cast iron ay naglalaman ng higit sa 1.7% carbon, at ang bakal ay naglalaman ng mas mababa sa 1.7%.

Ang mga ferroalloys (isang haluang metal na bakal at silikon), ferrochrome (isang haluang metal na bakal at kromo), at ferromanganese (isang haluang metal ng bakal at mangganeso) ay may malaking praktikal na kahalagahan. Ang mga ferroalloy ay mga cast iron na naglalaman ng higit sa 10% na bakal at hindi bababa sa 10% ng kaukulang bahagi. Bilang karagdagan, naglalaman ang mga ito ng parehong mga elemento tulad ng cast iron. Ang mga ferroalloy ay pangunahing ginagamit sa "deoxidation" ng bakal at bilang mga impurities ng alloying.
Sa mga cast iron, ang pagkakaiba ay ginawa sa pagitan ng linear at pigment. Ang foundry cast iron ay ginagamit para sa mga casting ng iba't ibang bahagi; ang pig iron ay nilulusaw sa bakal, dahil ito ay may napakataas na tigas at hindi maproseso. Puti ang pipe iron, at kulay abo ang foundry iron. Ang baboy na bakal ay naglalaman ng mas maraming mangganeso.

Ang mga bakal ay carbon at alloyed. Ang mga carbon steel ay karaniwang isang haluang metal na bakal at carbon, habang ang mga bakal na haluang metal ay naglalaman ng mga haluang additives, ibig sabihin, mga admixture ng iba pang mga metal na nagbibigay sa bakal ng mas mahalagang mga katangian. nagbibigay ng steel ductility, elasticity, stability sa panahon ng hardening, at - hardness at heat resistance. Ang mga bakal na may zirconium additives ay napaka nababanat at ductile; ginagamit ang mga ito sa paggawa ng mga armor plate. Ginagawa ng mga impurities ng manganese ang bakal na lumalaban sa epekto at alitan. Pinapabuti ng Boron ang mga katangian ng pagputol ng bakal sa paggawa ng mga tool steel.
Minsan kahit na ang mga maliliit na dumi ng mga bihirang metal ay nagbibigay ng mga bagong katangian sa bakal. Kung pinapanatili mo ang isang bahagi ng bakal sa pulbos na beryllium sa temperatura na 900-1000°, ang tigas ng bakal at ang paglaban nito sa pagsusuot ay lubhang nadagdagan.
Ang Chromium-nickel steel, o, kung tawagin din, hindi kinakalawang na asero, ay lumalaban sa kaagnasan. Ang mga impurities ng sulfur at phosphorus ay lubhang nakakapinsala sa bakal - ginagawa nilang malutong ang metal.

■ 68. Anong mahahalagang glandula ang alam mo?
69. Ano ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng bakal at cast iron?
70. Anong mga katangian ng cast iron at anong uri ng cast iron ang alam mo?
71. Ano ang mga bakal na haluang metal at mga additives ng haluang metal?

Proseso ng domain

Ang cast iron ay nakukuha sa pamamagitan ng reduction smelting sa mga blast furnace. Ang mga ito ay malalaking istruktura tatlumpung metro ang taas, na gumagawa ng higit sa 2000 tonelada ng cast iron bawat araw. Ang isang diagram ng istraktura ng blast furnace ay ipinapakita sa Fig. 83.
Ang itaas na bahagi ng blast furnace, kung saan ang singil ay ikinarga, ay tinatawag na tuktok. Sa pamamagitan ng pugon ang singil

kanin. 83. Scheme ng isang blast furnace.

nahuhulog sa isang mahabang baras ng pugon na lumalawak pababa, na nagpapadali sa paggalaw ng na-load na materyal mula sa itaas hanggang sa ibaba. Habang ang singil ay gumagalaw sa pinakamalawak na bahagi ng pugon - ang singaw - isang serye ng mga pagbabago ang nagaganap kasama nito, bilang isang resulta kung saan nabuo ang cast iron, na dumadaloy sa apuyan - ang pinakamainit na bahagi ng pugon. Dito nag-iipon ang slag. Ang baboy na bakal at slag ay pinalalabas mula sa hurno sa pamamagitan ng mga espesyal na butas sa forge, na tinatawag na tapholes. Ang hangin ay hinihipan sa blast furnace sa tuktok ng furnace upang panatilihing nasusunog ang gasolina sa furnace.

Isaalang-alang natin ang mga kemikal na proseso na nagaganap sa panahon ng pagtunaw ng cast iron. Ang blast furnace charge, ibig sabihin, ang complex ng mga substance na na-load dito, ay binubuo ng iron ore, fuel at fluxes, o fluxes. Maraming iron ores. Ang mga pangunahing ores ay magnetic iron ore Fe3O4, red iron ore Fe2O3, brown iron ore 2Fe2O8 · 3H2O. Sa proseso ng blast furnace, ang siderite na FeCO3 at kung minsan ay FeS2 ay ginagamit bilang iron ore, na, pagkatapos ng pagpapaputok sa mga pyrite furnace, ay nagiging cinder Fe2O3, na maaaring magamit sa metalurhiya. Ang nasabing mineral ay hindi gaanong kanais-nais dahil sa mataas na nilalaman ng asupre nito. Hindi lamang cast iron, kundi pati na rin ang mga ferroalloy ay natunaw sa isang blast furnace. Ang gasolina na na-load sa pugon ay nagsisilbi kapwa upang mapanatili ang isang mataas na temperatura sa pugon at upang mabawasan ang bakal mula sa ore, at nakikibahagi din sa pagbuo ng isang haluang metal na may carbon. Ang panggatong ay karaniwang coke.

Sa panahon ng proseso ng pagtunaw ng bakal, ang coke ay gasified, nagiging, tulad ng sa isang gas generator, una sa dioxide at pagkatapos ay sa carbon monoxide:
C + O2 = CO3 CO2 + C = 2CO
Ang resultang carbon monoxide ay isang magandang gaseous reducing agent. Sa tulong nito, ang iron ore ay nakuhang muli:
Fe2O3 + 3СО = 3СО2 + 2Fe
Kasama ng mineral na naglalaman ng bakal, ang mga dumi ng basurang bato ay kinakailangang pumasok sa pugon. Maaari silang maging lubhang matigas ang ulo at maaaring makabara sa isang pugon na patuloy na gumagana sa loob ng maraming taon. Upang ang basurang bato ay madaling maalis mula sa hurno, ito ay na-convert sa isang mababang-natutunaw na tambalan, na ginagawa itong slag gamit ang mga flux (fluxes). Upang i-convert ang base rock na naglalaman, halimbawa, limestone sa slag, na nabubulok sa isang furnace ayon sa equation
CaCO3 = CaO + CO2
magdagdag ng buhangin. Ang pagsasanib sa calcium oxide, ang buhangin ay bumubuo ng silicate:
CaO + SiO3 = CaSiO3
Ito ay isang sangkap na may hindi maihahambing na mas mababang punto ng pagkatunaw. Sa isang likidong estado, maaari itong ilabas mula sa oven.

Kung ang bato ay acidic, na naglalaman ng isang malaking halaga ng silikon dioxide, kung gayon, sa kabaligtaran, ang limestone ay na-load sa pugon, na nagpapalit ng silikon dioxide sa silicate, at ang resulta ay ang parehong slag. Dati, ang slag ay isang basura, ngunit ngayon ito ay pinalamig ng tubig at ginagamit bilang isang materyales sa gusali.
Upang mapanatili ang pagkasunog ng gasolina, ang heated, oxygen-enriched na hangin ay patuloy na ibinibigay sa blast furnace. Ito ay pinainit sa mga espesyal na air heaters - kiupers. Ang Cowper ay isang mataas na tore na gawa sa mga refractory brick, kung saan inililihis ang mga maiinit na gas na tumatakas mula sa blast furnace. Ang mga blast furnace gas ay naglalaman ng carbon dioxide CO2, N2 at carbon monoxide CO. Ang carbon monoxide ay nasusunog sa cowper, sa gayon ay tumataas ang temperatura nito. Pagkatapos ang mga gas ng blast furnace ay awtomatikong nakadirekta sa isa pang cowper, at sa pamamagitan ng una ay nagsisimula ang pag-ihip ng hangin na nakadirekta sa blast furnace. Sa isang mainit na cowper, ang hangin ay pinainit, at sa gayon ay nai-save ang gasolina, na sa malalaking dami ay gugugol sa pagpainit ng hangin na pumapasok sa pugon ng sabog. Ang bawat blast furnace ay may ilang cowper.

■ 72. Ano ang komposisyon ng singil sa blast furnace?
73. Ilista ang mga pangunahing proseso ng kemikal na nagaganap sa panahon ng pagtunaw ng cast iron.
74. Ano ang komposisyon ng blast furnace gas at paano ito ginagamit sa mga cowper?
75. Magkano ang cast iron na naglalaman ng 4% carbon ay maaaring makuha mula sa 519.1 kg ng magnetic iron ore na naglalaman ng 10% impurities?
76. Anong halaga ng coke ang nagbibigay ng dami ng carbon monoxide na sapat upang mabawasan ang 320 kg ng iron oxide kung ang coke ay naglalaman ng 97% purong carbon?
77. Paano dapat iproseso ang siderite upang makakuha ng bakal mula sa kanila?

Paggawa ng bakal

Ang bakal ay tinutunaw sa tatlong uri ng mga hurno - mga open-hearth na regenerative furnace, mga Bessemer converter at mga electric furnace.
Ang open hearth furnace ay ang pinakamodernong furnace na idinisenyo para sa pagtunaw ng bulk ng bakal (Fig. 84). Ang open hearth furnace, hindi katulad ng blast furnace, ay hindi isang patuloy na gumaganang furnace.

kanin. 84. Diagram ng isang open-hearth furnace

Ang pangunahing bahagi nito ay ang bathtub, kung saan ang mga kinakailangang materyales ay ikinarga sa mga bintana gamit ang isang espesyal na makina. Ang paliguan ay konektado sa pamamagitan ng mga espesyal na daanan sa mga regenerator, na nagsisilbing init ng mga nasusunog na gas at hangin na ibinibigay sa hurno. Ang pag-init ay nangyayari dahil sa init ng mga produkto ng pagkasunog, na ipinapasa sa mga regenerator paminsan-minsan. Dahil may ilan sa kanila, sila ay nagtatrabaho sa turn at umiinit sa turn. Ang isang open hearth furnace ay maaaring makabuo ng hanggang 500 tonelada ng bakal sa bawat pagtunaw.

Ang singil ng isang open-hearth furnace ay napaka-iba't iba: kasama sa charge ang cast iron, scrap metal, ore, fluxes (fluxes) na katulad ng sa proseso ng blast furnace. Tulad ng sa proseso ng blast furnace, sa panahon ng pagtunaw ng bakal, ang hangin at mga nasusunog na gas ay pinainit sa mga regenerator gamit ang init ng mga basurang gas. Ang panggatong sa mga open-hearth furnace ay alinman sa fuel oil na ini-spray ng mga nozzle o mga nasusunog na gas, na kasalukuyang ginagamit lalo na nang malawakan. Ang gasolina dito ay nagsisilbi lamang upang mapanatili ang isang mataas na temperatura sa pugon.
Ang proseso ng steel smelting ay sa panimula ay naiiba mula sa proseso ng blast furnace, dahil ang proseso ng blast furnace ay isang proseso ng pagbabawas, at ang steel smelting ay isang proseso ng oxidative, ang layunin nito ay upang bawasan ang nilalaman ng carbon sa pamamagitan ng pag-oxidize nito sa masa ng metal. Ang mga prosesong nagaganap ay medyo kumplikado.

Nakapaloob sa ore at binibigyan ng hangin sa hurno para sa pagsunog ng gas na gasolina, nag-oxidize ito, pati na rin ang isang malaking halaga ng bakal, na ginagawang iron (II) oxide: 2Fe + O2 = 2FeO
Nakapaloob sa cast iron, o anumang mga dumi ng iba pang mga metal sa mataas na temperatura, binabawasan muli ang nagreresultang iron (II) oxide sa metallic iron ayon sa equation: Si + 2FeO = SiO2 + 2Fe Mn + FeO = MnO + Fe
Parehong tumutugon sa iron (II) oxide at: C + FeO = Fe + CO
Sa pagtatapos ng proseso, ang "deoxidizers" - ferroalloys - ay idinagdag upang maibalik ang natitirang iron (II) oxide (o, gaya ng sinasabi nila, upang "deoxidize" ito). Ang mga additives ng mangganeso at silikon na naroroon sa kanila ay binabawasan ang natitirang iron (II) oxide ayon sa mga equation sa itaas. Pagkatapos nito, nagtatapos ang pagtunaw. Ang pagkatunaw sa mga open hearth furnaces ay tumatagal ng 8-10 oras.

kanin. 85. Diagram ng disenyo ng Bessemer converter

Ang Bessemer converter (Fig. 85) ay isang mas lumang uri ng furnace, ngunit may napakataas na produktibidad. Dahil ang converter ay nagpapatakbo nang walang pagkonsumo ng gasolina, ang pamamaraang ito ng produksyon ng bakal ay sumasakop sa isang makabuluhang lugar sa metalurhiya. Ang converter ay isang hugis-peras na bakal na sisidlan na may kapasidad na 20-30 tonelada, na may linya sa loob na may matigas na mga brick. Ang bawat pagtunaw sa converter ay tumatagal ng 12-15 minuto. Ang converter ay may ilang mga disadvantages: maaari lamang itong gumana sa likidong cast iron. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang oksihenasyon ng carbon ay isinasagawa ng hangin na dumaan mula sa ibaba sa buong masa ng likidong cast iron, na makabuluhang nagpapabilis sa pagtunaw at pinatataas ang intensity ng oksihenasyon. Naturally, ang "basura" ng bakal sa kasong ito ay lalong mahusay. Kasabay nito, ang maikling oras ng pagkatunaw ay hindi nagpapahintulot na ito ay i-regulate o idagdag ang haluang metal, kaya higit sa lahat ang carbon steel ay natunaw sa mga converter. Sa pagtatapos ng pagtunaw, ang supply ng hangin ay huminto at, tulad ng sa open-hearth na proseso, ang "deoxidizers" ay idinagdag.

Sa mga electric furnace (Fig. 86) ang haluang metal na bakal ng mga espesyal na grado ay natunaw, pangunahin na may mataas na punto ng pagkatunaw, na naglalaman at iba pang mga additives. Ang tapos na bakal ay ipinadala sa rolling. Doon, sa malalaking rolling mill - namumulaklak at slab mill - ang mga hot steel ingot ay pinipiga gamit ang mga roll, na ginagawang posible upang makagawa ng iba't ibang mga hugis mula sa bakal na ingot.

Figure 86. Diagram ng isang electric arc furnace. 1 - electrodes, 2 - loading window, 3 - chute para sa paglabas ng bakal, 4 - rotary mechanism

Ang bakal sa anyo ng mga haluang metal ay malawakang ginagamit sa pambansang ekonomiya. Wala ni isang sektor ng pambansang ekonomiya ang magagawa kung wala ito. Upang mai-save ang mga ferrous na metal, sa kasalukuyan, hangga't maaari, sinusubukan nilang palitan ang mga ito ng mga sintetikong materyales.
Ang mga ferrous na metal ay ginagamit upang gumawa ng mga kagamitan sa makina at mga kotse, mga eroplano at mga kasangkapan, pampalakas para sa reinforced concrete structures, lata para sa mga lata at roofing sheet, mga barko at tulay, mga makinang pang-agrikultura at mga beam, mga tubo at isang buong hanay ng mga produktong pambahay.

■ 78. Ano ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng proseso ng pagtunaw ng bakal at ng proseso ng blast furnace?
79. Anong mga hurno ang ginagamit sa pagtunaw ng bakal?
80. Ano ang mga regenerator sa isang open hearth furnace?

81. Ipahiwatig ang komposisyon ng open-hearth furnace charge at ang pagkakaiba nito mula sa komposisyon ng blast furnace charge?
82. Ano ang "deoxidizers"?
83. Bakit tinatawag na oxidative smelting ang steel smelting?
84. Gaano karaming bakal na naglalaman ng 1% carbon ang maaaring gawin mula sa 116.7 kg ng cast iron na naglalaman ng 4% carbon?
85. Gaano karaming ferromanganese na naglalaman ng 80% manganese ang kailangan para "deoxidize" ang 36 kg ng ferrous oxide?

Artikulo sa paksang Iron, isang pangalawang subgroup ng pangkat VIII

IRON AT KURYENTE Ang mga katangian ng bakal ay iba-iba. May mga bakal na idinisenyo upang magtagal sa tubig dagat, mga bakal na makatiis sa mataas na temperatura at...

Matatagpuan sa ikaapat na yugto.
Ang atomic na timbang ng bakal ay 55.84, nuclear charge +26. Pamamahagi ng mga electron ayon sa mga antas ng enerhiya (+26): 2, 8, 14, 2. Electronic na pagsasaayos ng panlabas at pre-outer na layer ng bakal 3s23p63d64s2.

Kaya, ang iron atom, bilang karagdagan sa dalawa s-mga electron ng ikaapat na panlabas na layer, may anim pa d-mga electron ng ikatlong pre-outer layer. Sa mga ito d-Ang mga electron ay ang pinaka-aktibong 4 na hindi magkapares. Dahil dito, 6 na electron ang partikular na aktibong kasangkot sa pagbuo ng mga iron valence bond - 2 mula sa panlabas at 4 mula sa pre-outer layer. Ang pinakakaraniwang estado ng oksihenasyon ng bakal ay Fe+2 at Fe+3. Ang bakal ay isa sa mga pinakakaraniwang nakikitang elemento sa kalikasan. Ito ay nasa ikaapat na ranggo sa pagkalat sa iba pang mga elemento.

■ 57. Batay sa istruktura ng iron atom, pati na rin ang distribusyon ng mga electron sa mga orbital, ipahiwatig ang posibleng mga estado ng oksihenasyon ng elementong ito.

Ang bakal sa libreng estado ay isang kulay-pilak na kulay-abo na makintab na metal na may density na 7.87, isang punto ng pagkatunaw na 1535° at isang punto ng kumukulo na 2740°. Ang bakal ay may binibigkas na mga katangian ng ferromagnetic, ibig sabihin, sa ilalim ng impluwensya ng isang magnetic field ito ay nagiging magnetized at kapag ang field ay huminto, ito ay nagpapanatili ng mga magnetic na katangian, na nagiging isang magnet mismo. Ang lahat ng mga elemento ng pangkat ng bakal ay may mga katangiang ito.
Sa mga tuntunin ng mga kemikal na katangian nito, ang bakal ay isang napaka-aktibong metal. Sa kawalan ng kahalumigmigan, ang bakal ay hindi nagbabago sa hangin, ngunit kapag nakalantad sa kahalumigmigan at oxygen sa hangin, ito ay sumasailalim sa matinding kaagnasan at natatakpan ng isang maluwag na pelikula ng kalawang, na bakal, na hindi nagpoprotekta mula sa karagdagang. oksihenasyon, at ang bakal ay unti-unting nag-oxidize sa buong masa nito:
4Fe + 2H2O + 3O2 = 2Fe2O3 2H2O
Ang isang bilang ng mga pamamaraan ay binuo upang maprotektahan ang mahalagang metal na ito mula sa kaagnasan.

Sa serye ng boltahe, ang bakal ay matatagpuan sa kaliwa ng hydrogen. Kaugnay nito, madali itong nalantad sa mga dilute na acid, na nagiging isang ferrous iron salt, halimbawa:
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2
Ang bakal ay hindi tumutugon sa puro sulfuric at nitric acid. Ang mga acid na ito ay lumikha ng isang malakas at siksik na pelikula ng oxide sa ibabaw ng metal na ang metal ay nagiging ganap na passive at hindi na pumapasok sa iba pang mga reaksyon. Kasabay nito, kapag direktang nakikipag-ugnayan sa mga malakas na ahente ng oxidizing tulad ng bakal, ang bakal ay palaging nagpapakita ng isang estado ng oksihenasyon ng +3:
2Fe + 3Сl2 = 2FeCl3
Ang bakal ay tumutugon sa sobrang init na singaw; sa kasong ito, ay inilipat mula sa tubig, at ang mainit na bakal ay nagiging oxide, at ito ay palaging alinman sa ferrous oxide FeO o iron oxide Fe3O4(Fe2O3 FeO):
Fe + H2O = FeO + H2

3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2
Ang bakal na pinainit sa purong oxygen ay nasusunog nang husto upang bumuo ng sukat ng bakal (tingnan ang Fig. 40).

3Fe + 2O2 = Fe3O4

Kapag na-calcined, ang bakal ay bumubuo ng isang haluang metal na may carbon at sa parehong oras iron carbide Fe3C.

■ 58. Ilista ang mga pisikal na katangian ng bakal.
59. Ano ang mga kemikal na katangian ng bakal? Magbigay ng makatwirang sagot.

Mga compound ng bakal

Ang bakal ay bumubuo ng dalawang serye ng mga compound - mga compound na Fe +2 at Fe +3. Ang bakal ay nailalarawan sa pamamagitan ng dalawang oxides - oxide FeO at oxide Fe2O3. Totoo, kilala ang halo-halong oxide Fe3O4, ang molekula nito ay di- at ​​trivalent na bakal: Fe2O3 · FeO. Ang oxide na ito ay tinatawag ding iron scale, o iron oxide.

Ang mga compound ng ferrous iron ay hindi gaanong matatag kaysa sa mga compound ng iron oxide, at sa pagkakaroon ng isang oxidizing agent, kahit na ito ay hangin lamang, sila ay karaniwang nagiging mga ferric iron compound. Halimbawa, ang iron (II) hydroxide Fe(OH)2 ay isang puting solid, ngunit maaari itong makuha sa purong anyo lamang kapag ang mga solusyon ng mga tumutugon na sangkap ay hindi naglalaman ng dissolved oxygen at kung ang reaksyon ay isinasagawa nang walang oxygen sa atmospera:
FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2 + Na2SO4
Ang asin kung saan nakuha ang iron (II) hydroxide, siyempre, ay hindi dapat maglaman ng pinakamaliit na paghahalo ng mga compound ng oxide. Dahil ang ganitong mga kondisyon ay napakahirap na likhain sa isang ordinaryong laboratoryo sa edukasyon, ang iron (II) hydroxide ay nakuha sa anyo ng isang mas marami o mas kaunting madilim na berdeng precipitate ng isang gelatinous na hitsura, na nagpapahiwatig ng oksihenasyon ng divalent iron compounds sa ferric iron. Kung ang iron (II) hydroxide ay pinananatili sa hangin sa loob ng mahabang panahon, unti-unti itong nagiging iron (III) hydroxide Fe(OH)3:

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
Ang bakal ay karaniwang hindi matutunaw na hydroxides. Ang iron (II) hydroxide ay may mga pangunahing katangian, habang ang Fe(OH)3 ay may mahinang ipinahayag na mga katangian ng amphoteric.

■ 60. Ilista ang mga katangian ng iron oxide bilang isang tipikal na basic oxide. Magbigay ng makatwirang sagot. Isulat ang lahat ng mga equation ng reaksyon sa buo at pinaikling mga ionic na anyo.

61. Ilista ang mga katangian ng iron (II) hydroxide. Suportahan ang iyong sagot gamit ang mga equation ng reaksyon.

Sa iron (II) salts, ang pinakamahalaga ay iron sulfate FeSO4 · 7H2O, na naglalaman ng 7 molecule ng tubig ng crystallization. Ang iron sulfate ay natutunaw nang maayos sa tubig. Ginagamit ito upang makontrol ang mga peste sa agrikultura, gayundin sa paggawa ng mga tina.
Sa mga trivalent na iron salts, ang pinakamahalaga ay ang ferric chloride FeCl3, na napakahygroscopic na orange na kristal na sumisipsip ng tubig sa panahon ng pag-iimbak at natutunaw sa isang brown paste.

Ang mga iron (II) salts ay madaling mag-transform sa iron (III) salts, halimbawa kapag pinainit ng nitric acid o potassium permanganate sa pagkakaroon ng sulfuric acid:
6FeSO4 + 2HNO3 + 3H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + 2NO + 4H2O
Ang oksihenasyon ng Fe +2 salts sa Fe +3 salts ay maaari ding mangyari sa ilalim ng impluwensya ng atmospheric oxygen sa panahon ng pag-iimbak ng mga compound na ito, ngunit ang prosesong ito ay mas mahaba. Ang mga napaka-katangiang partikular na reagents ay ginagamit upang makilala ang mga kasyon ng Fe 2+ at Fe 3+. Halimbawa, upang makilala ang divalent na bakal, kunin ang pulang asin ng dugo K3, na, sa pagkakaroon ng divalent iron ions, ay nagbibigay sa kanila ng isang katangian ng matinding asul na precipitate ng Turnboule blue:
3FeSO4 + 2K3 = Fe32 + 3K2SO4
o sa ionic form
3Fe 2+ + 2 3- = Fe32
Upang makilala ang Fe3+ salts, ang isang reaksyon na may dilaw na blood salt K4 ay ginagamit:
4FeCl3 + 3K4 = Fe43 + 12KCl

4Fe 3+ + 3 4- = Fe43
Sa kasong ito, lumilitaw ang isang matinding asul na precipitate ng Prussian blue. Ang Prussian blue at Turnboule blue ay ginagamit bilang mga tina.
Bilang karagdagan, ang ferric iron ay maaaring makilala gamit ang mga natutunaw na asing-gamot - potassium thiocyanate KCNS o ammonium thiocyanate NH4CNS. Kapag ang mga sangkap na ito ay nakikipag-ugnayan sa Fe(III) na mga asing-gamot, ang solusyon ay nakakakuha ng kulay-dugo na pula.

■ 62. Ilista ang mga katangian ng mga asin Fe +3 at Fe +2. Aling estado ng oksihenasyon ang mas matatag?
63. Paano i-convert ang Fe +2 salt sa Fe +3 salt at vice versa? Magbigay ng halimbawa.

Ang reaksyon ay sumusunod sa equation:
FeCl3 + 3KCNS = Fe(CNS)3 + 3КCl
o sa ionic form
Fe 3+ + 3CNS - = Fe(CNS),
Ang mga compound ng bakal ay may mahalagang papel sa buhay ng mga organismo. Halimbawa, ito ay bahagi ng pangunahing protina ng dugo - hemoglobin, pati na rin ang mga berdeng halaman - chlorophyll. Ang bakal ay pumapasok sa katawan pangunahin bilang bahagi ng organikong bagay sa mga produktong pagkain. Ang mga mansanas, itlog, spinach, at beet ay naglalaman ng maraming bakal. Bilang mga gamot, ang bakal ay ginagamit sa anyo ng mga asing-gamot ng mga organikong acid. Ang ferric chloride ay nagsisilbing hemostatic agent.

■ 64. Tatlong test tube ang naglalaman ng: a) iron (II) sulfate, b) iron (III) sulfate at c) iron (III) chloride. Paano matukoy kung aling test tube ang naglalaman ng aling asin?
65. Paano magsagawa ng isang serye ng mga pagbabago:
Fe → FeCl2 → FeSO4 → Fe2(SO4)3 → Fe(OH)3 → Fe2O3.
66. Ang mga sumusunod ay ibinigay: iron, caustic soda. Paano, gamit lamang ang mga sangkap na ito, makakakuha ng iron (II) hydroxide at iron (III) hydroxide?
67. Ang isang solusyon na naglalaman ng chromium (III) chloride at iron (III) chloride ay ginagamot ng labis na alkali. Ang nagresultang precipitate ay sinala. Ano ang nanatili sa filter at ano ang napunta sa filtrate? Magbigay ng makatwirang sagot gamit ang mga equation ng reaksyon sa molecular, full ionic, at reduced ionic forms.

Mga haluang metal

Ang bakal ay ang batayan ng ferrous metalurhiya, kaya ito ay minahan sa napakalaking dami. Ang bagong programa para sa malawakang konstruksyon ng komunismo ay nagbibigay para sa produksyon ng 250 milyong toneladang bakal noong 1980. Ito ay 3.8 beses na mas mataas kaysa noong 1960.
Ang bakal ay halos hindi ginagamit sa dalisay na anyo nito, ngunit sa anyo lamang ng mga haluang metal. Ang pinakamahalagang haluang metal ng bakal ay may carbon - iba't ibang cast irons at steels. Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng cast iron at steel ay ang carbon content: ang cast iron ay naglalaman ng higit sa 1.7% carbon, at ang bakal ay naglalaman ng mas mababa sa 1.7%.

Ang mga ferroalloys (isang haluang metal na bakal at silikon), ferrochrome (isang haluang metal na bakal at kromo), at ferromanganese (isang haluang metal ng bakal at mangganeso) ay may malaking praktikal na kahalagahan. Ang mga ferroalloy ay mga cast iron na naglalaman ng higit sa 10% na bakal at hindi bababa sa 10% ng kaukulang bahagi. Bilang karagdagan, naglalaman ang mga ito ng parehong mga elemento tulad ng cast iron. Ang mga ferroalloy ay pangunahing ginagamit sa "deoxidation" ng bakal at bilang mga impurities ng alloying.
Sa mga cast iron, ang pagkakaiba ay ginawa sa pagitan ng linear at pigment. Ang foundry cast iron ay ginagamit para sa mga casting ng iba't ibang bahagi; ang pig iron ay nilulusaw sa bakal, dahil ito ay may napakataas na tigas at hindi maproseso. Puti ang pipe iron, at kulay abo ang foundry iron. Ang baboy na bakal ay naglalaman ng mas maraming mangganeso.

Ang mga bakal ay carbon at alloyed. Ang mga carbon steel ay karaniwang isang haluang metal na bakal at carbon, habang ang mga bakal na haluang metal ay naglalaman ng mga haluang additives, ibig sabihin, mga admixture ng iba pang mga metal na nagbibigay sa bakal ng mas mahalagang mga katangian. nagbibigay ng steel ductility, elasticity, stability sa panahon ng hardening, at - hardness at heat resistance. Ang mga bakal na may zirconium additives ay napaka nababanat at ductile; ginagamit ang mga ito sa paggawa ng mga armor plate. Ginagawa ng mga impurities ng manganese ang bakal na lumalaban sa epekto at alitan. Pinapabuti ng Boron ang mga katangian ng pagputol ng bakal sa paggawa ng mga tool steel.
Minsan kahit na ang mga maliliit na dumi ng mga bihirang metal ay nagbibigay ng mga bagong katangian sa bakal. Kung pinapanatili mo ang isang bahagi ng bakal sa pulbos na beryllium sa temperatura na 900-1000°, ang tigas ng bakal at ang paglaban nito sa pagsusuot ay lubhang nadagdagan.
Ang Chromium-nickel steel, o, kung tawagin din, hindi kinakalawang na asero, ay lumalaban sa kaagnasan. Ang mga impurities ng sulfur at phosphorus ay lubhang nakakapinsala sa bakal - ginagawa nilang malutong ang metal.

■ 68. Anong mahahalagang glandula ang alam mo?
69. Ano ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng bakal at cast iron?
70. Anong mga katangian ng cast iron at anong uri ng cast iron ang alam mo?
71. Ano ang mga bakal na haluang metal at mga additives ng haluang metal?

Proseso ng domain

Ang cast iron ay nakukuha sa pamamagitan ng reduction smelting sa mga blast furnace. Ang mga ito ay malalaking istruktura tatlumpung metro ang taas, na gumagawa ng higit sa 2000 tonelada ng cast iron bawat araw. Ang isang diagram ng istraktura ng blast furnace ay ipinapakita sa Fig. 83.
Ang itaas na bahagi ng blast furnace, kung saan ang singil ay ikinarga, ay tinatawag na tuktok. Sa pamamagitan ng pugon ang singil

kanin. 83. Scheme ng isang blast furnace.

nahuhulog sa isang mahabang baras ng pugon na lumalawak pababa, na nagpapadali sa paggalaw ng na-load na materyal mula sa itaas hanggang sa ibaba. Habang ang singil ay gumagalaw sa pinakamalawak na bahagi ng pugon - ang singaw - isang serye ng mga pagbabago ang nagaganap kasama nito, bilang isang resulta kung saan nabuo ang cast iron, na dumadaloy sa apuyan - ang pinakamainit na bahagi ng pugon. Dito nag-iipon ang slag. Ang baboy na bakal at slag ay pinalalabas mula sa hurno sa pamamagitan ng mga espesyal na butas sa forge, na tinatawag na tapholes. Ang hangin ay hinihipan sa blast furnace sa tuktok ng furnace upang panatilihing nasusunog ang gasolina sa furnace.

Isaalang-alang natin ang mga kemikal na proseso na nagaganap sa panahon ng pagtunaw ng cast iron. Ang blast furnace charge, ibig sabihin, ang complex ng mga substance na na-load dito, ay binubuo ng iron ore, fuel at fluxes, o fluxes. Maraming iron ores. Ang mga pangunahing ores ay magnetic iron ore Fe3O4, red iron ore Fe2O3, brown iron ore 2Fe2O8 · 3H2O. Sa proseso ng blast furnace, ang siderite na FeCO3 at kung minsan ay FeS2 ay ginagamit bilang iron ore, na, pagkatapos ng pagpapaputok sa mga pyrite furnace, ay nagiging cinder Fe2O3, na maaaring magamit sa metalurhiya. Ang nasabing mineral ay hindi gaanong kanais-nais dahil sa mataas na nilalaman ng asupre nito. Hindi lamang cast iron, kundi pati na rin ang mga ferroalloy ay natunaw sa isang blast furnace. Ang gasolina na na-load sa pugon ay nagsisilbi kapwa upang mapanatili ang isang mataas na temperatura sa pugon at upang mabawasan ang bakal mula sa ore, at nakikibahagi din sa pagbuo ng isang haluang metal na may carbon. Ang panggatong ay karaniwang coke.

Sa panahon ng proseso ng pagtunaw ng bakal, ang coke ay gasified, nagiging, tulad ng sa isang gas generator, una sa dioxide at pagkatapos ay sa carbon monoxide:
C + O2 = CO3 CO2 + C = 2CO
Ang resultang carbon monoxide ay isang magandang gaseous reducing agent. Sa tulong nito, ang iron ore ay nakuhang muli:
Fe2O3 + 3СО = 3СО2 + 2Fe
Kasama ng mineral na naglalaman ng bakal, ang mga dumi ng basurang bato ay kinakailangang pumasok sa pugon. Maaari silang maging lubhang matigas ang ulo at maaaring makabara sa isang pugon na patuloy na gumagana sa loob ng maraming taon. Upang ang basurang bato ay madaling maalis mula sa hurno, ito ay na-convert sa isang mababang-natutunaw na tambalan, na ginagawa itong slag gamit ang mga flux (fluxes). Upang i-convert ang base rock na naglalaman, halimbawa, limestone sa slag, na nabubulok sa isang furnace ayon sa equation
CaCO3 = CaO + CO2
magdagdag ng buhangin. Ang pagsasanib sa calcium oxide, ang buhangin ay bumubuo ng silicate:
CaO + SiO3 = CaSiO3
Ito ay isang sangkap na may hindi maihahambing na mas mababang punto ng pagkatunaw. Sa isang likidong estado, maaari itong ilabas mula sa oven.

Kung ang bato ay acidic, na naglalaman ng isang malaking halaga ng silikon dioxide, kung gayon, sa kabaligtaran, ang limestone ay na-load sa pugon, na nagpapalit ng silikon dioxide sa silicate, at ang resulta ay ang parehong slag. Dati, ang slag ay isang basura, ngunit ngayon ito ay pinalamig ng tubig at ginagamit bilang isang materyales sa gusali.
Upang mapanatili ang pagkasunog ng gasolina, ang heated, oxygen-enriched na hangin ay patuloy na ibinibigay sa blast furnace. Ito ay pinainit sa mga espesyal na air heaters - kiupers. Ang Cowper ay isang mataas na tore na gawa sa mga refractory brick, kung saan inililihis ang mga maiinit na gas na tumatakas mula sa blast furnace. Ang mga blast furnace gas ay naglalaman ng carbon dioxide CO2, N2 at carbon monoxide CO. Ang carbon monoxide ay nasusunog sa cowper, sa gayon ay tumataas ang temperatura nito. Pagkatapos ang mga gas ng blast furnace ay awtomatikong nakadirekta sa isa pang cowper, at sa pamamagitan ng una ay nagsisimula ang pag-ihip ng hangin na nakadirekta sa blast furnace. Sa isang mainit na cowper, ang hangin ay pinainit, at sa gayon ay nai-save ang gasolina, na sa malalaking dami ay gugugol sa pagpainit ng hangin na pumapasok sa pugon ng sabog. Ang bawat blast furnace ay may ilang cowper.

■ 72. Ano ang komposisyon ng singil sa blast furnace?
73. Ilista ang mga pangunahing proseso ng kemikal na nagaganap sa panahon ng pagtunaw ng cast iron.
74. Ano ang komposisyon ng blast furnace gas at paano ito ginagamit sa mga cowper?
75. Magkano ang cast iron na naglalaman ng 4% carbon ay maaaring makuha mula sa 519.1 kg ng magnetic iron ore na naglalaman ng 10% impurities?
76. Anong halaga ng coke ang nagbibigay ng dami ng carbon monoxide na sapat upang mabawasan ang 320 kg ng iron oxide kung ang coke ay naglalaman ng 97% purong carbon?
77. Paano dapat iproseso ang siderite upang makakuha ng bakal mula sa kanila?

Paggawa ng bakal

Ang bakal ay tinutunaw sa tatlong uri ng mga hurno - mga open-hearth na regenerative furnace, mga Bessemer converter at mga electric furnace.
Ang open hearth furnace ay ang pinakamodernong furnace na idinisenyo para sa pagtunaw ng bulk ng bakal (Fig. 84). Ang open hearth furnace, hindi katulad ng blast furnace, ay hindi isang patuloy na gumaganang furnace.

kanin. 84. Diagram ng isang open-hearth furnace

Ang pangunahing bahagi nito ay ang bathtub, kung saan ang mga kinakailangang materyales ay ikinarga sa mga bintana gamit ang isang espesyal na makina. Ang paliguan ay konektado sa pamamagitan ng mga espesyal na daanan sa mga regenerator, na nagsisilbing init ng mga nasusunog na gas at hangin na ibinibigay sa hurno. Ang pag-init ay nangyayari dahil sa init ng mga produkto ng pagkasunog, na ipinapasa sa mga regenerator paminsan-minsan. Dahil may ilan sa kanila, sila ay nagtatrabaho sa turn at umiinit sa turn. Ang isang open hearth furnace ay maaaring makabuo ng hanggang 500 tonelada ng bakal sa bawat pagtunaw.

Ang singil ng isang open-hearth furnace ay napaka-iba't iba: kasama sa charge ang cast iron, scrap metal, ore, fluxes (fluxes) na katulad ng sa proseso ng blast furnace. Tulad ng sa proseso ng blast furnace, sa panahon ng pagtunaw ng bakal, ang hangin at mga nasusunog na gas ay pinainit sa mga regenerator gamit ang init ng mga basurang gas. Ang panggatong sa mga open-hearth furnace ay alinman sa fuel oil na ini-spray ng mga nozzle o mga nasusunog na gas, na kasalukuyang ginagamit lalo na nang malawakan. Ang gasolina dito ay nagsisilbi lamang upang mapanatili ang isang mataas na temperatura sa pugon.
Ang proseso ng steel smelting ay sa panimula ay naiiba mula sa proseso ng blast furnace, dahil ang proseso ng blast furnace ay isang proseso ng pagbabawas, at ang steel smelting ay isang proseso ng oxidative, ang layunin nito ay upang bawasan ang nilalaman ng carbon sa pamamagitan ng pag-oxidize nito sa masa ng metal. Ang mga prosesong nagaganap ay medyo kumplikado.

Nakapaloob sa ore at binibigyan ng hangin sa hurno para sa pagsunog ng gas na gasolina, nag-oxidize ito, pati na rin ang isang malaking halaga ng bakal, na ginagawang iron (II) oxide: 2Fe + O2 = 2FeO
Nakapaloob sa cast iron, o anumang mga dumi ng iba pang mga metal sa mataas na temperatura, binabawasan muli ang nagreresultang iron (II) oxide sa metallic iron ayon sa equation: Si + 2FeO = SiO2 + 2Fe Mn + FeO = MnO + Fe
Parehong tumutugon sa iron (II) oxide at: C + FeO = Fe + CO
Sa pagtatapos ng proseso, ang "deoxidizers" - ferroalloys - ay idinagdag upang maibalik ang natitirang iron (II) oxide (o, gaya ng sinasabi nila, upang "deoxidize" ito). Ang mga additives ng mangganeso at silikon na naroroon sa kanila ay binabawasan ang natitirang iron (II) oxide ayon sa mga equation sa itaas. Pagkatapos nito, nagtatapos ang pagtunaw. Ang pagkatunaw sa mga open hearth furnaces ay tumatagal ng 8-10 oras.

kanin. 85. Diagram ng disenyo ng Bessemer converter

Ang Bessemer converter (Fig. 85) ay isang mas lumang uri ng furnace, ngunit may napakataas na produktibidad. Dahil ang converter ay nagpapatakbo nang walang pagkonsumo ng gasolina, ang pamamaraang ito ng produksyon ng bakal ay sumasakop sa isang makabuluhang lugar sa metalurhiya. Ang converter ay isang hugis-peras na bakal na sisidlan na may kapasidad na 20-30 tonelada, na may linya sa loob na may matigas na mga brick. Ang bawat pagtunaw sa converter ay tumatagal ng 12-15 minuto. Ang converter ay may ilang mga disadvantages: maaari lamang itong gumana sa likidong cast iron. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang oksihenasyon ng carbon ay isinasagawa ng hangin na dumaan mula sa ibaba sa buong masa ng likidong cast iron, na makabuluhang nagpapabilis sa pagtunaw at pinatataas ang intensity ng oksihenasyon. Naturally, ang "basura" ng bakal sa kasong ito ay lalong mahusay. Kasabay nito, ang maikling oras ng pagkatunaw ay hindi nagpapahintulot na ito ay i-regulate o idagdag ang haluang metal, kaya higit sa lahat ang carbon steel ay natunaw sa mga converter. Sa pagtatapos ng pagtunaw, ang supply ng hangin ay huminto at, tulad ng sa open-hearth na proseso, ang "deoxidizers" ay idinagdag.

Sa mga electric furnace (Fig. 86) ang haluang metal na bakal ng mga espesyal na grado ay natunaw, pangunahin na may mataas na punto ng pagkatunaw, na naglalaman at iba pang mga additives. Ang tapos na bakal ay ipinadala sa rolling. Doon, sa malalaking rolling mill - namumulaklak at slab mill - ang mga hot steel ingot ay pinipiga gamit ang mga roll, na ginagawang posible upang makagawa ng iba't ibang mga hugis mula sa bakal na ingot.

Figure 86. Diagram ng isang electric arc furnace. 1 - electrodes, 2 - loading window, 3 - chute para sa paglabas ng bakal, 4 - rotary mechanism

Ang bakal sa anyo ng mga haluang metal ay malawakang ginagamit sa pambansang ekonomiya. Wala ni isang sektor ng pambansang ekonomiya ang magagawa kung wala ito. Upang mai-save ang mga ferrous na metal, sa kasalukuyan, hangga't maaari, sinusubukan nilang palitan ang mga ito ng mga sintetikong materyales.
Ang mga ferrous na metal ay ginagamit upang gumawa ng mga kagamitan sa makina at mga kotse, mga eroplano at mga kasangkapan, pampalakas para sa reinforced concrete structures, lata para sa mga lata at roofing sheet, mga barko at tulay, mga makinang pang-agrikultura at mga beam, mga tubo at isang buong hanay ng mga produktong pambahay.

■ 78. Ano ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng proseso ng pagtunaw ng bakal at ng proseso ng blast furnace?
79. Anong mga hurno ang ginagamit sa pagtunaw ng bakal?
80. Ano ang mga regenerator sa isang open hearth furnace?

81. Ipahiwatig ang komposisyon ng open-hearth furnace charge at ang pagkakaiba nito mula sa komposisyon ng blast furnace charge?
82. Ano ang "deoxidizers"?
83. Bakit tinatawag na oxidative smelting ang steel smelting?
84. Gaano karaming bakal na naglalaman ng 1% carbon ang maaaring gawin mula sa 116.7 kg ng cast iron na naglalaman ng 4% carbon?
85. Gaano karaming ferromanganese na naglalaman ng 80% manganese ang kailangan para "deoxidize" ang 36 kg ng ferrous oxide?

Artikulo sa paksang Iron, isang pangalawang subgroup ng pangkat VIII

IRON AT KURYENTE Ang mga katangian ng bakal ay iba-iba. May mga bakal na idinisenyo upang magtagal sa tubig dagat, mga bakal na makatiis sa mataas na temperatura at...

Ang subgroup ay binubuo ng 9 na elemento at sa ganitong kahulugan ay natatangi sa Periodic Table. Ang isa pang natatanging katangian ng pangkat na ito ay ang mga elemento ng subgroup na ito ay hindi umabot sa pinakamataas na estado ng oksihenasyon (maliban sa Ru at Os). Karaniwang tinatanggap na hatiin ang 9 na elemento sa 4 na pamilya: ang iron triad at ang Ru-Os, Rh-Ir, Pd-Pt dyads. Ang paghahati na ito ay nabibigyang katwiran sa pamamagitan ng cynosymmetry ng 3d sublevel ng mga elementong Fe, Co at Ni, gayundin ng lanthanide compression ng Os, Ir at Pt.

Chemistry ng iron triad elements Mga simpleng sangkap

Ang bakal ay nasa ikaapat na ranggo sa kasaganaan sa Earth, ngunit karamihan sa mga ito ay nasa isang estado na hindi angkop para sa pang-industriyang paggamit (aluminosilicates). Ang mga ores lamang na nakabatay sa mga iron oxide na FeO at Fe 2 O 3 ay may kahalagahan sa industriya. Ang kobalt at nickel ay mga bihirang elemento na, bagama't sila ay bumubuo ng kanilang sariling mga mineral, ay nakuha sa industriya mula sa polymetallic ores.

Ang produksyon ng mga elemento ay bumaba sa kanilang pagbabawas mula sa mga oxide. Ang mga carbon derivatives (coke, CO) ay ginagamit bilang mga ahente ng pagbabawas, kaya ang nagreresultang metal ay naglalaman ng hanggang ilang porsyentong carbon. Ang bakal na naglalaman ng higit sa 2% carbon ay tinatawag na cast iron; Ang materyal na ito ay angkop para sa paghahagis ng napakalaking produkto, ngunit ang mekanikal na lakas nito ay mababa. Sa pamamagitan ng pagsunog ng carbon sa mga open hearth furnace o converter, ang bakal ay nakuha, kung saan ang mga mekanikal na malakas na produkto ay maaaring gawin. Ang pag-asa ng mga katangian ng isang materyal sa paraan ng paggawa at pagproseso nito ay lalong malinaw na nakikita para sa bakal: ang isang kumbinasyon ng hardening at tempering ay ginagawang posible upang makakuha ng mga materyales na may iba't ibang mga katangian.

Ang produksyon ng Co at Ni ay isang kumplikadong proseso. Sa huling yugto, ang mga metal oxide (CoO, Co 2 O 3, NiO) ay nababawasan ng carbon, at ang resultang metal ay dinadalisay ng electrolysis.

Ang mga katangian ng mga simpleng sangkap ay lubos na nakasalalay sa pagkakaroon ng mga impurities ng iba pang mga elemento sa kanila. Ang mga purong compact na metal ay matatag sa hangin sa mga ordinaryong temperatura dahil sa pagbuo ng isang malakas na oxide film, lalo na ang Ni. Gayunpaman, sa isang mataas na dispersed na estado, ang mga metal na ito ay pyrophoric, i.e. mag-apoy sa sarili.

Kapag pinainit, ang Fe, Co, Ni ay tumutugon sa mga pangunahing di-metal, at ang pakikipag-ugnayan ng bakal sa chlorine ay nangyayari lalo na nang matindi dahil sa pagkasumpungin ng nagreresultang FeCl 3, na hindi nagpoprotekta sa ibabaw ng metal mula sa oksihenasyon. Sa kabaligtaran, ang pakikipag-ugnayan ng Ni sa fluorine ay halos hindi nangyayari dahil sa pagbuo ng isang malakas na fluoride film, samakatuwid ang mga kagamitan sa nikel ay ginagamit kapag nagtatrabaho sa fluorine.

Ang Fe, Co, Ni ay hindi bumubuo ng mga tiyak na compound na may hydrogen, ngunit nagagawa itong sumipsip sa mga kapansin-pansing dami, lalo na sa isang mataas na dispersed na estado. Samakatuwid, ang mga metal ng pamilyang bakal ay mahusay na mga katalista para sa mga proseso ng hydrogenation.

Ang mga metal ay mahusay na tumutugon sa mga non-oxidizing acid:

E + 2HCl  ECl 2 + H 2

Ang mga oxidizing acid ay nagpapasibo ng mga metal, ngunit ang reaksyon ay hindi nangyayari sa alkalis dahil sa pangunahing katangian ng mga metal oxide.

Mga koneksyon e(0)

Ang estado ng oksihenasyon na ito ay katangian ng mga carbonyl. Ang bakal ay bumubuo ng carbonyl ng komposisyon na Fe(CO) 5, cobalt - Co 2 (CO) 8, at nickel - Ni(CO) 4. Ang nickel carbonyl ay lalong madaling mabuo (50 °C, atmospheric pressure), kaya ito ay ginagamit upang makakuha ng purong nickel.

Mga Koneksyon E(+2)

Ang katatagan ng mga compound sa estado ng oksihenasyon na ito ay tumataas mula sa Fe hanggang Ni. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang pagtaas ng singil ng nucleus, habang ang laki ng atom ay nananatiling hindi nagbabago, ay nagpapatibay sa bono sa pagitan ng nucleus at d-electrons, kaya ang huli ay mas mahirap na tanggalin.

Nakukuha ang mga E(+2) compound sa pamamagitan ng pagtunaw ng mga metal sa mga acid. Namuo ang E(OH)2 hydroxides kapag ang isang alkali solution ay idinagdag sa may tubig na solusyon ng mga asin:

ECl 2 + 2NaOH = E(OH) 2  + 2NaCl

Mula dito maaari nating tapusin na ang mga asing-gamot ng mga metal na pinag-uusapan ay madaling kapitan sa cation hydrolysis. Bilang resulta ng hydrolysis, ang iba't ibang mga produkto ay nakuha, kabilang ang mga polynuclear complex, halimbawa NiOH +,.

Sa pamamagitan ng calcining E(OH) 2 nang walang air access, ang mga oxide ay maaaring makuha. Ang mga oxide at hydroxides ay nagpapakita ng pangunahing katangian; Ang mga ferrates (+2), cobaltates (+2) at nickelates (+2) ay nakukuha lamang sa ilalim ng malupit na mga kondisyon, halimbawa sa pamamagitan ng alloying:

Na 2 O + NiO = Na 2 NiO 2

Ang E(+2) sulfide ay maaaring ma-precipitate mula sa mga may tubig na solusyon gamit ang Na 2 S o kahit H 2 S (hindi katulad ng MnS, na hindi na-precipitate sa H 2 S), ngunit ang mga sulfide na ito ay natutunaw sa mga malakas na acid, na ginagamit sa pagsusuri ng kemikal :

E 2+ + S 2–  E 2 S, E 2 S + 2H + (hal.)  E 2+ + H 2 S

Sa mga E(+2) compound, tanging ang Fe(+2) ang nagpapakita ng kapansin-pansing pagbabawas ng mga katangian. Kaya, lahat ng simple (di-komplikadong) Fe(+2) compound ay na-oxidize ng atmospheric oxygen at iba pang malakas na oxidizing agent:

4Fe(OH) 2 + 2H 2 O + O 2  4Fe(OH) 3

10FeSO 4 + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4  5Fe 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 8H 2 O

Ang mga compound ng cobalt (+2) at nickel (+2) ay na-oxidize lamang ng mga malakas na ahente ng oxidizing, halimbawa NaOCl:

E(OH) 2 + NaOCl + x H 2 O  E 2 O 3  x H2O + NaCl

Mga Koneksyon E(+3)

Ang mga matatag na compound sa ganitong estado ng oksihenasyon ay ginawa ng bakal at, bahagyang, kobalt. Sa mga derivatives ng Ni(+3), ang mga kumplikadong compound lamang ang matatag.

Ang hydroxides E(OH) 3 ay nakukuha sa pamamagitan ng pagkilos ng alkali sa mga solusyon sa asin o sa pamamagitan ng oksihenasyon ng E(OH) 2:

FeCl 3 + 3NaOH = Fe(OH) 3 ↓ + 3NaCl

2Co(OH) 2 + H 2 O 2 = 2Co(OH) 3

Gumagawa ito ng mga produktong naglalaman ng variable na dami ng tubig (walang pare-pareho ang komposisyon). Ang mga oxide ay ang mga huling produkto ng hydroxide dehydration, ngunit hindi posible na makakuha ng purong Co 2 O 3 at Ni 2 O 3 dahil sa kanilang pagkabulok sa oxygen at mas mababang oksido. Para sa iron at cobalt, posibleng makakuha ng mga oxide ng komposisyon na E 3 O 4, na maaaring ituring bilang mixed oxides EOE 2 O 3. Sa kabilang banda, ang E 3 O 4 ay mga asin na tumutugma sa acidic function ng E(OH) 3 hydroxides.

Fe 2 O 3 + Na 2 O  2NaFeO 2

Ang mga pangunahing pag-andar ng Fe(OH) 3 ay mas mahusay na ipinahayag:

Fe(OH) 3 + 3HCl  FeCl 3 + 3H 2 O

Dahil sa katotohanan na ang Fe(OH) 3 ay isang mahinang electrolyte, ang Fe(+3) na mga asing-gamot ay madaling kapitan ng hydrolysis. Ang mga produkto ng hydrolysis ay nagbibigay kulay sa solusyon ng isang katangiang kayumanggi na kulay, at kapag ang solusyon ay pinakuluan, ang isang namuo ng Fe(OH) 3 ay namuo:

Fe 3+ + 3H 2 O  Fe(OH) 3 + 3H +

Hindi posible na makakuha ng mga simpleng asing-gamot na Co(+3) at Ni(+3) na tumutugma sa pangunahing pag-andar ng hydroxide E(OH) 3: ang mga reaksyon ng redox ay nangyayari sa isang acidic na kapaligiran na may pagbuo ng E(+2) :

2Co 3 O 4 + 12HCl  6CoCl 2 + O 2 + 6H 2 O

Ang mga compound na Co(+3) at Ni(+3) ay maaari lamang maging mga oxidizing agent, at medyo malalakas, at ang iron(+3) ay hindi isang malakas na oxidizing agent. Gayunpaman, hindi laging posible na makakuha ng mga E(+3) na asin na may nagpapababang anion (I–, S2–). Halimbawa:

2Fe(OH) 3 + 6HI  2FeI 2 + 6H 2 O + I 2

Hindi tulad ng cobalt at nickel, ang iron ay gumagawa ng Fe(+6) derivatives, na nakukuha sa matinding oksihenasyon ng Fe(OH) 3 sa isang alkaline na medium:

2Fe(OH) 3 + 3Br 2 +10KOH  2K 2 FeO 4 + 6KBr + 8H 2 O

Ang mga ferrates (+6) ay mas malakas na oxidizing agent kaysa sa permanganate.

Ito ang tanging sangkap na nananatiling likido sa temperatura hanggang sa 0 K. Nagi-kristal lamang ito sa ilalim ng presyon na 25 atm. may pinakamababang boiling point. sa mga temperatura sa ibaba 2.2 K, ang likidong helium ay umiiral bilang isang pinaghalong dalawang likido, ang isa ay may mga maanomalyang katangian - lalo na, ang superfluidity (ang lagkit ay 10 bilyong beses na mas mababa kaysa sa tubig).

Ang helium ay ang pangalawang pinakamaraming elemento (pagkatapos ng hydrogen) sa Uniberso. Halos 10% ng Araw ang binubuo nito (natuklasan noong 1868). Sa lupa, ang helium ay natagpuan noong 1895 sa mga reaksyong gas nang ang mineral na kleveite ay natunaw sa mga acid. Ang natitirang mga marangal na gas ay nakahiwalay sa hangin.

Ang neon ay isang magaan na gas: ito ay 1.44 beses na mas magaan kaysa sa hangin, halos 2 beses na mas magaan kaysa sa argon, ngunit 5 beses na mas mabigat kaysa sa helium. Sa mga tuntunin ng mga katangian nito, ito ay mas malapit sa helium kaysa sa argon. Ang spectrum ng neon ay mayaman: naglalaman ito ng higit sa 900 mga linya. Ang pinakamaliwanag na linya ay bumubuo ng isang sinag sa pula, orange at dilaw na bahagi ng spectrum sa mga alon mula 6599 hanggang 5400 Ǻ. Ang mga sinag na ito ay nasisipsip at nakakalat nang mas kaunti sa pamamagitan ng hangin at mga particle na nasuspinde dito kaysa sa mga short-wave ray - asul, indigo, violet.

Noong 1898, sa Old World, nang pag-aralan gamit ang spectroscope ang mga unang bahagi ng gas na sumingaw mula sa likidong hangin, ang Scottish chemist na si William Ramsay (Ramsay), kasama si Morris William Traver, ay natuklasan sa kanila ang isang bagong gas, Neon (Ne 6) , isang inert gas na nakapaloob sa hangin sa mga mikroskopikong dami.

Ang argon ay isang monatomic gas na may kumukulo (sa normal na presyon) na -185.9 °C (medyo mas mababa kaysa sa oxygen, ngunit bahagyang mas mataas kaysa sa nitrogen), natutunaw na punto -189.3 °C Sa 100 ml ng tubig sa 20 °C 3.3 ml ng natutunaw ang argon; mas mahusay na natutunaw ang argon sa ilang mga organikong solvent kaysa sa tubig.

Natuklasan ni J. Rayleigh at English physicist na si W. Ramsay noong 1894 mula sa himpapawid. Ang gas ay nakikilala sa pamamagitan ng isang monatomic na komposisyon ng mga molekula at halos kumpletong hindi aktibo ng kemikal (ang argon ay hindi pumapasok sa anumang mga reaksiyong kemikal). nakuha ng bagong gas ang pangalan nito (Greek argos inactive).

Ang Krypton ay isang inert monatomic gas na walang kulay, lasa o amoy. 3 beses na mas mabigat kaysa sa hangin. t pl = - 157.3 o C, t pigsa = - 152.0 o C, density sa normal na kondisyon. katumbas ng 3.74 g/l. Binuksan noong 1898 ni W. Ramsay (England) Application: para sa pagpuno ng mga lamp na maliwanag na maliwanag. Ang mga krypton compound ay mga oxidizing agent at fluorinating agent sa mga chemical synthesis reactions.

Ang Xenon ay isang inert monatomic gas na walang kulay, lasa o amoy. Tmelt 112 °C, Tt 108 °C, kumikinang sa discharge violet. Noong 1889, ang Ingles na siyentipiko na si Wu Ramsay ay naghiwalay ng isang halo mula sa likidong hangin kung saan natuklasan ang dalawang gas gamit ang isang parang multo na pamamaraan: krypton ("nakatago", "lihim") at xenon ("alien", "hindi pangkaraniwan").

Ang Radon ay isang radioactive monatomic gas, walang kulay at walang amoy. Solubility sa tubig 460 ml/l; sa mga organikong solvent at sa adipose tissue ng tao, ang solubility ng radon ay sampu-sampung beses na mas mataas kaysa sa tubig. Ang sariling radyaktibidad ng Radon ay nagiging sanhi ng pag-fluoresce nito. Ang gaseous at liquid radon ay nag-fluoresce na may asul na liwanag. Ang kulay ng glow sa isang gas discharge sa radon ay asul.

Walang kulay na mga kristal, natutunaw sa tubig. Ang molekula ay linear. Ang solusyon sa tubig ay isang napakalakas na ahente ng oxidizing, lalo na sa isang acidic na kapaligiran, kung saan ito ay nag-oxidize ng bromine at manganese sa pinakamataas na estado ng oksihenasyon na +7. Sa isang alkaline na kapaligiran, nag-hydrolyze ito ayon sa equation: XeF 2 + 4KOH = 2Xe + 4KF + O 2 + 2H 2 O

Kapag nakikipag-ugnayan sa tubig, ang XeF 4 ay hindi katimbang: 6XeF H 2 O = 2XeО НF + 4Xe + 3О 2

Ito ay nabuo sa panahon ng hydrolysis ng XeF 4. Ito ay isang puti, hindi pabagu-bago, mataas na sumasabog na substansiya, lubos na natutunaw sa tubig, at ang solusyon ay may bahagyang alkaline na reaksyon. Kapag ang ozone ay kumikilos sa naturang solusyon, ang isang asin ng xenonic acid ay nabuo, kung saan ang xenon ay may estado ng oksihenasyon ng +8: XeO 3 + O 3 + 4NaOH = Na 4 XeO 6 + O H 2 O

Maaaring makuha sa pamamagitan ng pag-react ng barium perxenate na may anhydrous sulfuric acid sa mababang temperatura: Ba 2 XeO 6 + 2H 2 SO 4 = 2 BaSO 4 + XeO H 2 O XeO 4 ay isang walang kulay na gas na napakasabog at nabubulok sa temperaturang higit sa 0 ° C : 3XeО 4 = 2XeО 3 + Xe + 3О 2