Железо легкий или тяжелый металл

Железо

Железо — ковкий металл серебристо-белого цвета с высокой химической реакционной способностью: железо быстро корродирует при высоких температурах или при высокой влажности на воздухе. В чистом кислороде железо горит, а в мелкодисперсном состоянии самовозгорается и на воздухе. Обозначается символом Fe (лат. Ferrum). Один из самых распространённых в земной коре металлов (второе место после алюминия).

1. Структура
2. Свойства
3. Запасы и добыча
4. Происхождение
5. Применение
6. Классификация
7. Физические свойства
8. Оптические свойства
9. Кристаллографические свойства

Смотрите так же:

СТРУКТУРА

Две модификации кристаллической решетки железа

Для железа установлено несколько полиморфных модификаций, из которых высокотемпературная модификация – γ-Fe(выше 906°) образует решетку гранецентрированного куба типа Сu (а₀ = 3,63), а низкотемпературная – α-Fe-решетку центрированного куба типа α-Fe (a₀ = 2,86).
В зависимости от температуры нагрева железо может находиться в трех модификациях, характеризующихся различным строением кристаллической решетки:

1. В интервале температур от самых низких до 910°С —а-феррит (альфа-феррит), имеющий строение кристаллической решетки в виде центрированного куба;
2. В интервале температур от 910 до 1390°С — аустенит, кристаллическая решетка которого имеет строение гранецентрированного куба;
3. В интервале температур от 1390 до 1535°С (температура плавления) — д-феррит (дельта-феррит). Кристаллическая решетка д-феррита такая же, как и а-феррита. Различие между ними только в иных (для д-феррита больших) расстояниях между атомами.

При охлаждении жидкого железа первичные кристаллы (центры кристаллизации) возникают одновременно во многих точках охлаждаемого объема. При последующем охлаждении вокруг каждого центра надстраиваются новые кристаллические ячейки, пока не будет исчерпан весь запас жидкого металла.
В результате получается зернистое строение металла. Каждое зерно имеет кристаллическую решетку с определенным направлением его осей.
При последующем охлаждении твердого железа при переходах д-феррита в аустенит и аустенита в а-феррит могут возникать новые центры кристаллизации с соответствующим изменением величины зерна

СВОЙСТВА

В чистом виде при нормальных условиях это твердое вещество. Оно обладает серебристо-серым цветом и ярко выраженным металлическим блеском. Механические свойства железа включают в себя уровень твердости по шкале Мооса. Она равна четырем (средняя). Железо обладает хорошей электропроводностью и теплопроводностью. Последнюю особенность можно ощутить, дотронувшись до железного предмета в холодном помещении. Так как этот материал быстро проводит тепло, он за короткий промежуток времени забирает большую его часть из вашей кожи, и поэтому вы ощущаете холод.
Дотронувшись, к примеру, до дерева, можно отметить, что его теплопроводность намного ниже. Физические свойства железа — это и его температуры плавления и кипения. Первая составляет 1539 градусов по шкале Цельсия, вторая — 2860 градусов по Цельсию. Можно сделать вывод, что характерные свойства железа — хорошая пластичность и легкоплавкость. Но и это еще далеко не все. Также в физические свойства железа входит и его ферромагнитность. Что это такое? Железо, магнитные свойства которого мы можем наблюдать на практических примерах каждый день, – единственный металл, обладающий такой уникальной отличительной чертой. Это объясняется тем, что данный материал способен намагничиваться под действием магнитного поля. А по прекращении действия последнего железо, магнитные свойства которого только что сформировались, еще надолго само остается магнитом. Такой феномен можно объяснить тем, что в структуре данного металла присутствует множество свободных электронов, которые способны передвигаться.

ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА

Железо — один из самых распространённых элементов в Солнечной системе, особенно на планетах земной группы, в частности, на Земле. Значительная часть железа планет земной группы находится в ядрах планет, где его содержание, по оценкам, около 90 %. Содержание железа в земной коре составляет 5 %, а в мантии около 12 %.

В земной коре железо распространено достаточно широко — на его долю приходится около 4,1 % массы земной коры (4-е место среди всех элементов, 2-е среди металлов). В мантии и земной коре железо сосредоточено главным образом в силикатах, при этом его содержание значительно в основных и ультраосновных породах, и мало — в кислых и средних породах.
Известно большое число руд и минералов, содержащих железо. Наибольшее практическое значение имеют красный железняк (гематит, Fe2O3; содержит до 70 % Fe), магнитный железняк (магнетит, FeFe₂O₄, Fe₃O₄; содержит 72,4 % Fe), бурый железняк или лимонит (гётит и гидрогётит, соответственно FeOOH и FeOOH·nH₂O). Гётит и гидрогётит чаще всего встречаются в корах выветривания, образуя так называемые «железные шляпы», мощность которых достигает несколько сотен метров. Также они могут иметь осадочное происхождение, выпадая из коллоидных растворов в озёрах или прибрежных зонах морей. При этом образуются оолитовые, или бобовые, железные руды. В них часто встречается вивианит Fe₃(PO₄)₂·8H₂O, образующий чёрные удлинённые кристаллы и радиально-лучистые агрегаты.
Содержание железа в морской воде – 1·10 −5 -1·10 −8 %
В промышленности железо получают из железной руды, в основном из гематита (Fe₂O₃) и магнетита (FeO·Fe₂O₃).
Существуют различные способы извлечения железа из руд. Наиболее распространённым является доменный процесс.
Первый этап производства — восстановление железа углеродом в доменной печи при температуре 2000 °C. В доменной печи углерод в виде кокса, железная руда в виде агломерата или окатышей и флюс (например, известняк) подаются сверху, а снизу их встречает поток нагнетаемого горячего воздуха.
Кроме доменного процесса, распространён процесс прямого получения железа. В этом случае предварительно измельчённую руду смешивают с особой глиной, формируя окатыши. Окатыши обжигают, и обрабатывают в шахтной печи горячими продуктами конверсии метана, которые содержат водород. Водород легко восстанавливает железо, при этом не происходит загрязнения железа такими примесями, как сера и фосфор, которые являются обычными примесями в каменном угле. Железо получается в твёрдом виде, и в дальнейшем переплавляется в электрических печах. Химически чистое железо получается электролизом растворов его солей.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Происхождение теллурическое (земное) железо редко встречается в базальтовыхлавах (Уифак, о. Диско, у западного берега Гренландии, вблизи г. Касселя Германия). В обоих пунктах с ним ассоциируют пирротин (Fe_1-xS) и когенит (Fe₃C), что объясняют как восстановление углеродом (в том числе и из вмещающих пород), так и распадом карбонильных комплексов типа Fe(CO)_n. В микроскопических зернах оно не раз устанавливалось в измененных (серпентинизированных) ультраосновных породах также в парагенезисе с пирротином, иногда с магнетитом, за счет которых оно и возникает при восстановительных реакциях. Очень редко встречается в зоне окисления рудных месторождений, при образовании болотных руд. Зарегистрированы находки в осадочных породах, связываемые с восстановлением соединений железа водородом и углеводородами.
Почти чистое железо найдено в лунном грунте, что связывают как с падениями метеоритов, так и с магматическими процессами. Наконец, два класса метеоритов – железокаменные и железные содержат природные сплавы железа в качестве породообразующего компонента.

ПРИМЕНЕНИЕ

Кольцо из железа

Железо — один из самых используемых металлов, на него приходится до 95 % мирового металлургического производства.
Железо является основным компонентом сталей и чугунов — важнейших конструкционных материалов.
Железо может входить в состав сплавов на основе других металлов — например, никелевых.
Магнитная окись железа (магнетит) — важный материал в производстве устройств долговременной компьютерной памяти: жёстких дисков, дискет и т. п.
Ультрадисперсный порошок магнетита используется во многих чёрно-белых лазерных принтерах в смеси с полимерными гранулами в качестве тонера. Здесь одновременно используется чёрный цвет магнетита и его способность прилипать к намагниченному валику переноса.
Уникальные ферромагнитные свойства ряда сплавов на основе железа способствуют их широкому применению в электротехнике для магнитопроводов трансформаторов и электродвигателей.
Хлорид железа(III) (хлорное железо) используется в радиолюбительской практике для травления печатных плат.
Семиводный сульфат железа (железный купорос) в смеси с медным купоросом используется для борьбы с вредными грибками в садоводстве и строительстве.
Железо применяется в качестве анода в железо-никелевых аккумуляторах, железо-воздушных аккумуляторах.
Водные растворы хлоридов двухвалентного и трёхвалентного железа, а также его сульфатов используются в качестве коагулянтов в процессах очистки природных и сточных вод на водоподготовке промышленных предприятий.

Железо (англ. Iron) – Fe

Молекулярный вес	55.85 г/моль
Происхождение названия	возможно англо-саксонского происхождения
IMA статус	действителен, описан впервые до 1959 (до IMA)

КЛАССИФИКАЦИЯ

Hey’s CIM Ref1.57

Strunz (8-ое издание)	1/A.07-10
Nickel-Strunz (10-ое издание)	1.AE.05
Dana (7-ое издание)	1.1.17.1

Медь: легкий или тяжелый металл? Подробные сведения и характеристики

Медь — один из самых распространенных металлов на Земле. Она используется в различных областях, начиная от металлургии и производства кабелей до медицины и очищения воды. Несмотря на то, что медь относится к категории цветных металлов, ее плотность и химические свойства представляют собой некоторые особенности, которые заставляют серьезно задуматься о ее «тяжелости».

С точки зрения плотности, медь является тяжелым металлом. Ее плотность составляет около 8,96 г/см³. Это значит, что объем 1 кубического сантиметра меди имеет массу примерно 8,96 г. По этому показателю медь превосходит такие тяжелые металлы, как свинец, платину, платину, иридий и золото. Однако по сравнению с некоторыми другими металлами, такими как свинец, медь является относительно легким.

Список тяжелых металлов, как правило, включает в себя такие элементы, как ртуть, свинец, рений, молибден, медь, платину, кадмий, вольфрам и уран. Они имеют высокую плотность и оказывают значительное влияние на окружающую среду и экологию. В связи с этим, их производство и использование в различных отраслях промышленности сопряжено с определенными рисками и проблемами в области экологии.

Неоспоримыми плюсами меди являются ее отличные электропроводящие свойства, высокая коррозионная стойкость, хорошая обработка, а также возможность повторной переработки и вторичного использования. В медной промышленности медь широко используется при производстве проводов и кабелей, а также в электротехнике и электронике.

Медь: легкий или тяжёлый металл?

В области металлов медь представляет собой один из самых распространенных элементов. Находится в 11-й группе периодической системы Д.И. Менделеева и имеет атомный номер 29. Медь относится к категории цветных металлов.

Медь имеет высокую плотность в сравнении с легкими металлами, такими как алюминий и титан, но является тяжелым металлом только по сравнению с самыми легкими металлами. С плотностью 8,96 г/см³, медь тяжелее легких металлов, однако легче, чем многие другие металлы, такие как железо, уран и свинец.

Особенностью меди является ее использование в различных областях. Она широко применяется в промышленности, строительстве, медицине, производстве кабелей, а также для очищения воды и окружающей среды. Впервые медь была использована в 1905 году.

Металлы, которые являются тяжелыми, такие как ртуть, свинец, кадмий и платина, имеют высокую плотность и влияние на экологию в среде. Экология тяжелых металлов стала заметна в 1980-х годах, когда был обнаружен их неблагоприятный эффект на окружающую среду и здоровье людей.

Плюсы использования меди включают высокую электропроводность, химическую устойчивость и прочность. Она также обладает высокой теплопроводностью и является важным элементом в производстве метеоритов и строительных материалов.

Применения меди:

Область применения	Примеры
Промышленность	Производство труб, проводов, электрического оборудования
Строительство	Кровельные материалы, водосточные системы
Медицина	Использование в диагностике и терапии, включая имплантированные медицинские изделия
Очищение воды и окружающей среды	Применение фильтров и обеззараживающих систем

Тяжелые металлы:

Тяжелые металлы, такие как ртуть, свинец, кадмий и платина, имеют свои особенности и свойства. Они тяжелы по сравнению с другими металлами в классификации периодической системы.

Металлы из группы тяжелых металлов имеют высокую плотность и являются токсичными для живых организмов и окружающей среды. Они могут накапливаться в тканях организма и вызывать различные заболевания. Влияние тяжелых металлов на экологию становится особенно заметным в настоящее время, когда растет общая нагрузка на окружающую среду.

Медь, хотя и имеет большую плотность, не считается тяжелым металлом в классификации периодической системы.

Сведения о меди

Химические свойства меди

Медь имеет атомный номер 29 и химический символ Cu (от латинского «cuprum»). Этот элемент входит в периодическую таблицу как часть 4 группы и 4 периода. По своим химическим свойствам медь относится к благородным металлам. Её перечень характеризуется высокой реакционной способностью и способностью формировать соединения с различными элементами окружающей среды.

Медь легкий или тяжелый металл

Физические свойства меди

Медь имеет плотность около 8,96 г/см³ при комнатной температуре. Это делает её тяжёлым металлом среди других лёгких металлов. Медь обычно имеет ярко-красный оттенок и хорошо проводит электричество и тепло. Она также обладает хорошей устойчивостью к коррозии и используется в различных промышленных процессах, таких как производство кабелей и металлургия.

Применения меди

Медь имеет широкий перечень применений в различных областях, включая строительство, медицину, промышленность и экологию. В строительстве медь часто используется в качестве строительного материала, такого как кровельные материалы и трубы. В медицине медь используется для изготовления различных медицинских приборов и имеет противомикробные свойства.

В промышленности медь применяется в производстве кабелей, электроники и различных металлургических процессов. Она также является важным сырьем для производства других материалов, таких как латунь и бронза. В экологии медь используется для очищения окружающей среды от загрязнений, таких как кадмий и свинец.

Однако медь также имеет свои минусы и риски. Она может вызывать аллергические реакции у некоторых людей, и неконтролируемое использование меди может привести к ухудшению экологической ситуации. Поэтому необходимо учитывать все плюсы и минусы при использовании меди в различных областях и применять её с умом, чтобы извлечь максимальную пользу и минимизировать возможные риски.

Легкость меди

Использование меди в различных областях промышленности подтверждает этот факт. Медь широко применяется в производстве металлургической и строительной отраслей, а также используется в производстве различных цветных материалов.

Классификация металлов, как легких или тяжелых, зависит от их плотности. Так, медь, алюминий, цинк и свинец относятся к легким металлам. В то время как железо, платина, золото, иридий, тантал и рений берутся в класс тяжелых металлов.

Медь имеет такие же легкие металлы-загрязнители, как свинец. Поэтому при использовании меди необходимо обратить внимание на ее влияние на экологию и составляющие ее элементы.

Легкие металлы, в том числе медь, имеют свои плюсы и минусы. Одним из плюсов является низкая плотность, что обеспечивает легкость и удобство в применении меди.

Однако следует учитывать и некоторые нюансы. Медь имеет высокую теплопроводность, что может привести к повышенному поступлению тепла в окружающую среду. Кроме того, использование меди может оказывать негативное влияние на экологию, особенно при обработке и изготовлении продуктов из меди.

В целом, медь является одним из самых распространенных легких металлов в мире и имеет широкий перечень применения. Ее легкость и удобство заставляют множество отраслей использовать медь в производстве различных изделий. Однако необходимо учитывать влияние меди на экологию и принимать меры по очищению среды от загрязнений, которые могут возникать при использовании этого металла.

Задайте свои вопросы о магических свойствах камней и минералов

Медь: легкий или тяжёлый металл?

Медь можно отнести к разряду легких металлов. Её относительная плотность составляет около 8,96 г/см³, что является меньшим значением по сравнению с другими тяжёлыми металлами, такими как свинец или олово. Однако, в сравнении с некоторыми другими легкими металлами, например, алюминием или магнием, медь является более плотным материалом.

Какие характеристики у меди?

Медь — это металл с атомным номером 29 в периодической системе элементов. Её атомная масса составляет около 63,55 г/моль. Медь обладает относительно низкой плавкостью, равной приблизительно 1083 °C, что делает её удобным материалом для процессов нагревания и пайки. Имеет высокую электропроводность и теплопроводность, что делает медь востребованным материалом в электротехнике и строительстве. Кроме того, медь обладает высокой коррозионной стойкостью и используется в качестве сырья для производства различных сплавов.

Чем отличается вольфрам от меди?

Вольфрам и медь — это два разных металла с различными свойствами и характеристиками. Вольфрам (W) имеет атомный номер 74 в периодической системе элементов и атомную массу около 183,84 г/моль. Его отличает очень высокая плотность — 19,3 г/см³, что делает его одним из самых тяжёлых металлов. Вольфрам также обладает высокой температурой плавления, равной около 3695 °C, что делает его полезным в высокотемпературных процессах. В отличие от меди, вольфрам обладает относительно низкой электропроводностью, поэтому его используют в основном в качестве материала для производства нагревательных элементов и электродов сварочных аппаратов.

Понятие и особенности

Медь представляет собой химический элемент, носящийся к первой группы периодической системы имени Менделеева. Этот пластичный металл имеет золотисто – розовый цвет и является одним из трех металлов с ярко выраженным окрашиванием. С давних времен активно используется человеком во многих областях промышленности.

Главной особенностью металла является его высокая электро- и теплопроводность. Если сравнивать с другими металлами, то проведение электрического тока через медь выше в 1,7 раз, чем у алюминия, и почти в 6 раз выше, чем у железа.

1. Пластичность. Медь представляет собой мягкий и пластичный металл. Если брать во внимание медную проволоку, она легко гнется, принимает любые положения и при этом не деформируется. Сам же металл достаточно немного надавить, чтобы проверить эту особенность.
2. Устойчивость к коррозии. Этот фоточувствительный материал отличается высокой устойчивостью к возникновению коррозии. Если медь на длительный срок оставить во влажной среде, на ее поверхности начнет появляться зеленая пленка, которая и защищает металл от негативного влияния влаги.
3. Реакция на повышение температуры. Отличить медь от других металлов можно путем ее нагревания. В процессе медь начнет терять свой цвет, а затем становиться темнее. В результате при нагреве металла он достигнет черного цвета.

Свинец

Такой тяжёлый металл, как свинец, относится к 1 классу токсичной опасности. Среди промышленных отравлений именно отравление свинцом занимает первое место. Основными поставщиками свинцовых загрязнений на почву и в атмосферу являются выхлопы от сжигания этилированного бензина, выбросы промышленных предприятий, выпускающих пластик, целлюлозно-бумажные изделия, смазки, пигменты и другие.

Свинец способен накапливаться в биомассе, образуя высокотоксичные соединения. Далее соединения свинца вмешиваются в метаболический цикл растений и животных. Так, следуя по пищевым цепочкам, токсические элементы попадают в организм человека.

Вы знали, что соединения свинца способны разрушить структуру ДНК и причинить существенный вред репродуктивной системе человека?

В окружающую среду медь попадает из выбросов отходов металлургических предприятий, заводов по изготовлению химических источников тока (аккумуляторов, батареек), сельхозхимии. Когда ионы меди попадают в почву, то они быстро связываются с минералами и органическими веществами.

Попав в воду, медь распространяется на дальние расстояния, загрязняя всё новые акватории. Этот тяжёлый металл не разрушается в природе, и поэтому он накапливается в растениях, микроорганизмах. Большие дозы меди в организме человека разрушают его репродуктивную систему, органы ЦНС.

На повышение содержания цинка могут повлиять как естественные геохимические процессы, так и техногенное загрязнение предприятиями цветной металлургии и химической промышленности.

Из вышеперечисленных тяжёлых металлов цинк наименее токсичен, однако, существенное превышение его доз аккумулируется в верхних слоях почвы, загрязняя плодородный слой.

Структура и состав

Медь, имеющая высокий коэффициент электропроводности, отличается наименьшим содержанием примесей. Доля их в составе может приравниваться 0,1%. С целью увеличения прочности меди в нее добавляют различные примеси: сурьма, цинк, олово, никель и прочее. В зависимости от ее состава и степени содержания чистой меди различают несколько ее марок.

Структурный тип меди может включать в себя также кристаллы серебра, никеля, кальция, алюминий, золота и других компонентов. Все они отличаются сравнительной мягкостью и пластичностью. Частичка самой меди имеет кубическую форму, атому которой расположены на вершинах F –ячейки. Каждая ячейка состоит из 4 атомов.

Платина — 21,40 г/см³

Один из самых драгоценных металлов в этом списке (кроме Осмия и Калифорния-252) используется в самых разных областях — от ювелирного дела до химической промышленности и космической техники. В России лидером по добыче платинового металла является ГМК «Норильский никель». В год в стране добывается около 25 тонн платины.

Уран — 19,05 г/см³

Это самый тяжелый элемент на Земле, если учитывать его атомную массу — 238,0289 г/моль. В чистом виде уран представляет собой серебристо-коричневый тяжелый металл, который почти вдвое плотнее свинца.

Область применения тяжёлых металлов

Несмотря на токсичность, современная промышленность создаёт огромное множество полезных продуктов, перерабатывая тяжёлые цветные металлы, список которых включает сплавы меди, цинка, свинца, олова, никеля, титана, циркония, молибдена и др.

Медь – высокопластичный материал, из которого получаются разнообразные провода, трубы, кухонная утварь, украшения, кровельное покрытие и многое другое. Кроме того, она широко используется в машиностроении и кораблестроительстве.

Цинк обладает высокими антикоррозийными свойствами, поэтому распространено использование цинковых сплавов для покрытия металлических изделий (т. н. оцинковка). Области применения продуктов из цинка: строительство, машиностроение, полиграфия (изготовление печатных форм), ракетостроение, химическая промышленность (производство лаков и красок) и даже медицина (антисептические средства и др.).

Свинец легко плавится, поэтому используется в качестве сырья во многих отраслях: лакокрасочной, химической, автомобильной (входит в состав аккумуляторов), радиоэлектронной, медицинской (изготовление защитных фартуков для пациентов во время прохождения рентген-исследований).

Золото — 19,29 г/см³

С давних времен люди покупают, продают и даже убивают за этот драгоценный металл. Да что люди, целые страны занимаются скупкой золота. Лидером государств с самыми крупными запасами золота на данный момент является Америка. И вряд ли наступит пора, когда в золоте не будет нужды.

Говорят, что деньги не растут на деревьях, но золото — растет! Небольшое количество золота можно найти в листьях эвкалипта, если тот находится на золотоносной почве.

Производство материалов

В природных условиях данный металл содержится в самородной меди и сульфидных рудах. Широкое распространение при производстве меди получили руды под названием «медный блеск» и «медный колчедан», которые содержат до 2% необходимого компонента.

Большую часть (до 90%) первичного металла меди получают благодаря пирометаллургическому способу, который включает в себя массу этапов: процесс обогащения, обжиг, плавка, обработка в конвертере и рафинирование. Оставшаяся часть получается гидрометаллургическим способом, который заключается в ее выщелачивании разведенной серной кислоты.

Области применения

• Электротехническая промышленность, которая заключается, в первую очередь, в производстве электропроводов. Для этих целей медь должна быть максимально чистой, без посторонних примесей.
• Изготовление филигранных изделий. Медная проволока в отожженном состоянии отличается высокой пластичностью и прочностью. Именно поэтому, она активно используется при производстве различных шнуров, орнаментов и прочих конструкций.
• Переплавка катодной меди в проволоку. Самые разнообразные медные изделия переплавляются в слитки, которые идеально подходят для дальнейшей прокатки.

Медь активно используется в самых различных сферах промышленности. Она может входить в состав не только проволоки, но и оружия и даже бижутерии. Ее свойства и широкая сфера применения благоприятно повлияли на ее популярность.

Нептуний — 20,47 г/см³

Этот металл с серебристым блеском, названный в честь планеты Нептун, был открыт химиком Эдвином Макмилланом и геохимиком Филиппом Абельсоном в 1940 году. Он используется для получения шестого номера в нашем списке, плутония.

Медь: легкий или тяжёлый металл? Подробные сведения и

https://mineralpro.ru/minerals/iron/