Интересные факты связанные с железом. Интересные факты, удивительные факты, неизвестные факты в музее фактов

Железо (обозначается химическим симво­лом Fe, произносится по-латыни как ferrum) - это серебристо-белый металл. Железо без примесей других элементов мягкое, гибкое и пластичное (его можно вытягивать в тонкую проволоку).

При комнатной температуре железо легко намагничивается. Однако его трудно на­магнитить в нагретом виде. Магнитные свойства железа исчезают при температу­ре около +800 °С.

В чистом природном состоянии железо встречается лишь в немногих местах на Зем­ле например на западе Гренландии. Беспри­месное железо иногда находят в метеоритах. Гораздо чаще железо встречается в виде хи­мических соединений. Железо извлекают из руд, содержащих такие минералы, как гема- тит, гетит, магнетит, сидерит и пирит.

Железо также является одной из составля­ющих гемоглобина, сложного белка, при­сутствующего в красных кровяных тельцах - эритроцитах. Эритроциты переносят кисло­род и углекислый газ в человеческом теле. Железо легко вступает в химические реак­ции. Оно, например, реагирует с галоге­нами (фтором, хлором, бромом, йодом), с серой, фосфором и углеродом.

Железо растворимо в большинстве разбавленных кислот. Оно может гореть в присутствии кислорода. При этом чистое железо используется для произ­водства оцинкованного листового прока­та и электромагнитов.

В медицине железосодержащие препараты назначают больным анемией (при слишком низком содержании эритроцитов в крови). При контакте с влажным воздухом железо окисляется до гидроксида (Fe2Os + Н20), красновато-коричневого слоистого веще­ства, которое также называют ржавчиной.

Железо можно ковать. Для этого его раска­ляют докрасна, а затем многократно расплю­щивают или сдавливают Этот процесс делает железо более прочным и износостойким.

Сталь представляет собой ковкий сплав же­леза (основа) с углеродом (при содержа­нии углерода 0,1 -1,5 %). У стали такие же химические свойства, как и у железа. Для улучшения механических свойств сталь обычно подвергают закалке. Для этого ее сначала нагревают докрасна, а потом опускают в холодную жидкость. Это прида­ет стали большую твердость (закаленная сталь). Сталь используется в качестве кон­струкционных материалов, в производстве инструментов, оружия. Существуют специ­альные сорта стали с особыми свойствами (нержавеющая, жаропрочная).

Чугун - это сплав железа (основа) с углеро­дом (2-5 %). Из-за повышенного содержа­ния углерода чугун, как правило, хрупок. В меньшем количестве чугун содержит по­сторонние примеси - кремний, серу, фос­фор и марганец. Из чугуна можно отливать различные изделия, такие как, например, сковородки или решетки ограждений. Чугун используется при выплавке стали.

Небесный металл Первое железо, попавшее в руки человека, было не земного, а космического происхождения: железо входило в состав метеоритов, падающих на Землю. Поэтому шумеры называли его небесной медью, а древние копты небесным камнем. В эпоху первых династий Ур в Месопотамии железо именовали «ан-бар» (небесное железо). Египтяне всегда изображали железные предметы синими цвета неба. В папирусе Эберса (ранее 1500 г. до н. э.) о нем говорится как о металле небесного изготовления. Самый крупный железный метеорит был найден в 1920 г. в юго-западной части Африки. Это метеорит «Гоба», весящий 60 т. О том, что древние люди пользовались вначале именно железом метеоритного происхождения, свидетельствуют распространенные у некоторых народов мифы о богах, сбросивших с неба железные предметы и орудия плуги, топоры. Метеоритное железо подвергается ковке в холодном состоянии, поэтому люди начали изготавливать из него простейшие орудия. Метеоритное железо обрабатывали так же, как и медь. При холодной ковке оно приобретает нужную форму и одновременно становится прочнее и тверже, а отжиг в огне снова делает кованый металл мягким.

«Сыродутное» железо Несмотря на повсеместное использование железа после бронзового века, способ получения его непосредственно из руды не менялся на протяжении 3000 лет, до тех пор, пока в Европе в XIII в. не изобрели доменную печь. Способ этот назывался «сыродутным», так как «сырую» болотную или луговую руду закладывали в обмазанную глиной яму вместе с древесным углем, а затем через отверстие в нижней части ямы дули ручными, а позднее механическими мехами. В результате этого окись железа превращалась в металл, а пустая порода стекала вниз, а на самом дне печи скапливались зерна железа, которые, слипаясь, образовывали крицу, то есть рыхлую губчатую массу, пропитанную шлаками. Раскаленную добела крицу вынимали, быстро проковывали, отжимая из нее шлак, и сваривали в монолитный кусок железа лепешкообразной формы. Само по себе кричное железо являлось сплавом с углеродом, процентное содержание которого не превышало сотых долей. В наше время название железоуглеродистого сплава зависит от пропорций углерода в металле: если в железе до 2% углерода, то оно называется сталью. Стоит отметить, что если углерода меньше 0,25%, то сплав носит название мягкой стали (малоуглеродистой), а по старой терминологии именно она называлась железом. Когда углерода более 2%, то железный сплав называют чугуном.

Загадка древней колонны В Дели стоит знаменитая Кутубская колонна весом около 6,5 т, ее высота 7,5 м, диаметр 42 см у основания и до 30 см у верха. Изготовлена она почти из чистого железа (99,72%), чем и объясняется ее долголетие. До сих пор на ней не обнаружено ржавчины. Колонна была воздвигнута в 415 г. в честь царя Чандрагупты П. По народному поверью, у того, кто прислонится к колонне спиной и сведет за ней руки, исполнится заветное желание. Как же смогли древние металлурги изготовить эту чудную колонну, перед которой бессильно время? Древняя Индия издавна славилась искусством своих металлургов. О выплавке железа в Индии говорится в Ригведах священных книгах, относящихся примерно к XIIIXII вв. до н. э. Таким образом, ко времени создания колонны металлургия Индии имела по крайней мере полуторатысячелетнюю историю, и железо уже стало применяться для изготовления плугов. По вопросу о способе изготовления замечательной колонны до сих пор нет единого мнения. Некоторые авторы считают, что колонна изготовлена методом сварки отдельных криц массой по 36 кг и последующей их ковкой. По мнению других специалистов, древние металлурги для получения чистого железа растирали губку сварочного железа в порошок и просеивали его. А потом полученный чистый порошок железа нагревали до красного каления, и под ударами молота его частицы слипались в одно целое сейчас это называется методом порошковой металлургии.

Во кузнице… Сталь самый распространенный сплав из «семейства» железоуглеродистых. С глубокой древности кузнецы научились получать из железной руды не только мягкое железо, но и высокоуглеродистую сталь. В Древней Руси, например, она вместе с железом шла на изготовление сложноузорчатых сварных клинков мечей, кинжалов и ножей. Технология производства этих изделий была невероятно сложной и трудоемкой. Не случайно древнерусские кузнецы почитались как особое привилегированное сословие. А в раннюю языческую эпоху их считали самыми могучими, мудрыми и незаменимыми людьми, ибо сам бог грома и молнии Перун был их покровителем и советчиком. В древнерусских письменных источниках сталь именуют специальными терминами: «оцел», «харо-луг» и «уклад». Говоря о железе и стали, невозможно не упомянуть еще раз об Индии. Из записей одного арабского географа XII в. можно узнать, что в то время Индия славилась производством железа и стали. Оказывается, сталь эта служила непосредственным сырьем для получения из нее тех сортов булата, которые впоследствии использовали кузнецы Персии, Сирии и Египта при изготовлении клинков мечей и сабель. И получается, что родиной «дамасской» стали являлась Индия, а отнюдь не Дамаск.

Металл драгоценнее золота В Центральной Европе ранний железный век приходится примерно на гг. до н. э. Эту эпоху называют голыптаттской по названию города в Австрии, в окрестностях которого археологи нашли много железных предметов. Одними из первых железо из руды стали получать халибры легендарный народ, живший в Закавказье около 1500 г. до н. э. В сыродутных горнах железную руду восстанавливали древесным углем и получали ковкое, так называемое кричное железо. В древности у некоторых народов железо ценилось дороже золота. Лишь представители знати могли украшать себя изделиями из железа, причем нередко в золотой оправе. В Древнем Риме из железа изготавливали даже обручальные кольца. Дошедшие до нас документы рассказывают, что один из египетских фараонов обратился к царю хеттов с просьбой прислать ему железо в обмен на любое количество золота. В египетских гробницах наряду с другими ценностями было найдено ожерелье, в котором железные бусы чередовались с золотыми.

Разноцветный металл с узором Нет ничего необычного в том, что любой из известных нам металлов, подвергаясь какой-либо обработке, может менять цвет. Цвет того или иного металла зависит и от степени нагрева, и от самой обработки, и от химических свойств. Но невозможно представить голубое золото или красное серебро. Напротив, железо, а соответственно, и сталь, и чугун во всех своих «ипостасях» имеют не сравнимую ни с каким другим металлом цветовую палитру. В холодном состоянии оно может быть серым и черным, почти белым, голубым и синим, золотистым и красноватым. Более того, железо является единственным металлом, который может сам себя украшать декоративным орнаментом, проступающим как бы изнутри. Варианты этого фактурного орнамента бесконечны, и их нельзя причислить ни к одному из общеизвестных, так как этот рисунок рождается самим металлом.

Железная руда представляет собой минеральное образование природного характера, которое имеет в своем составе соединения железа, накопленные в таком объеме, которого достаточно для экономически выгодного его извлечения. Конечно, железо есть в составе всех горных пород. Но железными рудами называют именно те железистые соединения, которые настолько богаты этим веществом, что позволяют промышленную добычу металлического железа.

Типы железных руд и их основные характеристики

Все железные руды сильно отличаются по своему минеральному составу, наличию вредных и полезных примесей. Условиям их образования и, наконец, содержанию железа.

Основные материалы, которые относят к рудным, можно разделить на несколько групп:

• Оксиды железа, к которым относятся гематит, мартит, магнетит.
• Гидроксиды железа - гидрогетит и гетит;
• Силикаты - тюрингит и шамозит;
• Карбонаты - сидероплезит и сидерит.

В промышленных железных рудах железо содержится в различных концентрациях - от 16 до 72%. К полезным примесям, содержащимся в железных рудах, относят: Mn, Ni, Co, Mo, и пр. Есть и вредные примеси, к которым можно отнести: Zn, S, Pb, Cu и др.

Месторождения железных руд и технология добычи

По генезису существующие месторождения железных руд разделяются на:

• Эндогенные. Они могут быть магматическими, представляющими собой вкрапления титаномагнетитовых руд. Также могут быть карбонатитовые вкрапления. Кроме того, существуют линзообразные, пластообразные скарново-магнетитовые залежи, вулкано-осадочные пластовые залежи, гидротермальные жильные, а также неправильной формы рудные тела.
• Экзогенные. К ним в основном относят бурожелезняковые и сидеритовые осадочные пластовые месторождения, а также месторождения тюрингитовых, шамозитовых и гидрогетитовых руд.
• Метаморфогенные - это месторождения железистых кварцитов.

Максимальные объемы добычи руд спровоцированы значительными запасами и приходятся на докембрийсские железистые кварциты. Меньшее распространение имеют осадочные бурожелезняковые руды.

При добыче различают богатые, и требующие обогащения руды. Отрасль, осуществляющая добычу железной руды, проводит также ее предварительную переработку: сортировку, дробление и вышеупомянутое обогащение, а также агломерация. Промышленность добычи руды именуется железорудной отраслью и является сырьевой базой для черной металлургии.

Отрасли применения

Железная руда является основным сырьем для получения чугуна. Он поступает на мартеновское или конвертерное производство, а также на восстановление железа. Из железа, как известно, производят самую различную продукцию, как впрочем, и из чугуна. В этих материалах нуждаются такие отрасли:

• Машиностроение и металлообработка;
• Автомобильная промышленность;
• Ракетная промышленность;
• Военная промышленность;
• Пищевая и легкая промышленность;
• Строительная отрасль;
• Добыча нефти и газа и их транспортировка.

Химия

ДРАГОЦЕННЫЙ МЕТАЛЛ. В «Географии» древнегреческого писателя Страбона упоминается о том, что африканские народы за один фунт железа отдавали десять фунтов золота . Извлеченное из древнескандинавских гробниц оружие также свидетельствует о драгоценности железа в прошлом - из него сделаны только острия мечей, а все остальные части - из бронзы.

Железо в метеорите

ОРУЖИЕ ИЗ МЕТЕОРИТОВ. С давних времен люди пытались использовать метеоритное железо , хотя сделать это было не просто. Бухарский эмир приказал своим лучшим оружейникам отковать ему меч из куска «небесного железа». Но сколько они ни старались, ничего не получалось. Оружейников казнили. Они погибли из-за того, что нагретый металл не поддавался ковке. Это характерно для никелистого метеоритного железа: оно куется только холодным, а при нагревании становится хрупким.

Несмотря на это, у властителя индийского княжества Джехангира в XVII в. были две сабли, кинжал и наконечник пики из метеоритного железа. Есть сведения, что из этого же материала были изготовлены шпаги Александра I и Боливара - героя Южной Америки.

САМОРОДНЫЙ ЧУГУН. Металлическое железо встречается не только в метеоритах. Еще в 1789 г. в «Словаре коммерческом» Василия Левшина о самородном железе писалось: «Так называется железо, совсем приготовленное природой в недрах земных и совсем очищенное от веществ посторонних настолько, что можно из него ковать без переплавки всякие вещи».

Крупное скопление самородного железа было найдено на южном берегу острова Диско у берегов Гренландии. Оно залегало здесь в извергнутом через пласты каменного угля базальте в виде блесток, зерен и иногда мощных глыб. В отличие от метеоритного железа, всегда содержащего сравнительно много никеля , самородное железо содержит не более 2% никеля, иногда до 0,3% кобальта , около 0,4% меди и до 0,1% платины . Обычно оно исключительно бедно углеродом . Однако возможно образование и самородного чугуна, например в результате контакта раскаленного углерода с железной рудой. В 1905 г. геолог А. А. Иностранцев обнаружил в районе острова Русского на Дальнем Востоке небольшие пластообразные скопления самородного чугуна, находящегося на глубине 30-40 м под скальными породами морского берега. В извлеченных образцах металла содержалось около 3,2% углерода.

УБИТ ИЗ-ЗА ЖЕЛЕЗА. В 1735 г. вогул Степан Чумпин нашел у горы Благодать большой кусок магнитного железняка и показал его горному технику И. Ярцеву. После осмотра месторождения Ярцев помчался с докладом в Екатеринбург. Эта поездка была самым настоящим бегством - по следу Ярцева скакали вооруженные стражники некоронованного короля Урала Демидова, который не допускал и мысли, что новые богатства минуют его. Ярцеву удалось уйти от погони. Первооткрыватели рудника получили вознаграждение от Горной канцелярии, но вскоре Степан Чумпин был убит. Убийца остался непойманным.

КРИСТАЛЛ ЧЕРНОВА. Знаменитый русский металлург Д. К. Чернов (1839-1921) собрал коллекцию кристаллов железа. Некоторые кристаллы, найденные им в стальных слитках, достигали длины 5 мм, большинство же не более 3 мм.

Главной ценностью коллекции был уникальный «кристалл Д. К. Чернова», описанный во многих учебниках по металловедению. Его нашел в груде стального лома шихтового двора подполковник морской артиллерии А. Г. Берсенев, служивший приемщиком на металлургическом заводе. Как удалось выяснить, кристалл вырос в 100-тонном слитке стали. Берсенев подарил его своему учителю Чернову. Чернов тщательно исследовал кристалл. Вес его оказался 3 кг 450 г, длина 39 см, химический состав: 0,78% углерода, 0,255% кремния , 1,055% марганца , 97,863% железа.

Железо в медицине

СТАЛЬНОЕ ВИНО. В старинных журналах можно найти рецепты различных «железных» лекарств. Так, в «Экономическом журнале» за 1783 г. сообщалось: «В некоторых случаях и болезнях и самое железо составляет весьма хорошее лекарство, и принимаются с пользой наимельчайшие оного опилки либо просто, либо обсахаренные». Там же перечисляются другие лекарства того времени: обсахаренное железо, железный снег, железная вода, стальное вино («виноградное кислое вино, как, например, рейнвейн, настоять с железными опилками и получится железное или стальное вино и вкупе весьма хорошее лекарство»).

МАГНИТНЫЕ ЛЕКАРСТВА. В 1835 г. «Журнал мануфактур и торговли», сообщая о товарах, присланных из Вены в Петербург, упоминает металлические намагниченные бруски как средство от зубной и головной боли. Бруски рекомендовалось носить на шее. «Этот способ лечения ныне в моде, - сообщалось в журнале, - и по отзывам врачей, заслуживающим вероятия, помогает весьма многим». В древности и в средние века магнит употребляли не только как наружное, но и как внутреннее. Гален считал магнит слабительным, Авиценна лечил им ипохондриков, Парацельс приготовлял «магнитную манну», Агрикола - магнитную соль, магнитное масло и даже магнитную эссенцию.

Химия железа

Вероятно, вы обратили внимание, что и статья, и заметки об элементе № 26 посвящены главным образом железу-металлу. Это и не удивительно: именно этим прежде всего железо интересно для пас. Но, отдавая должное главному металлу современной техники, нельзя забывать, что: элемент № 26 обладает значительной химической активностью, он образует множество соединений, проявляя обычно валентности 2+ и 3+ ; существуют соли железной кислоты H 2 FeO 4 , но в свободном состоянии эта кислота не получена, так же как и ее ангидрид - FeO 3 ; природное железо состоит из четырех стабильных изотопов с массовыми числами 54, 56, 57 и 58; железо - жизненно важный элемент ; в крови человека 14,5% ее веса приходится на долю гемоглобина - красного пигмента эритроцитов, в центре молекулы которого находится атом железа.

АЛЬФА, БЕТА, ГАММА, ДЕЛЬТА. Железо - полиморфный металл, оно кристаллизуется по-разному в зависимости от температуры. При обычных условиях железо существует в виде кристаллов с объемноцентрированной решеткой. Это привычное нам альфа-железо. При медленном его нагревании наблюдаются странные, на первый взгляд, температурные остановки: тепло продолжает поступать в металл, а температура его не повышается. Первая такая остановка для чистого железа будет при 769, вторая - при 910, третья - при 1401°С. Закон сохранения энергии при этом, конечно, не нарушается. «Исчезнувшее» тепло тратится на перестройки кристаллической решетки. Они сказываются на многих свойствах металла. При 769°С, когда альфа-железо превращается в бета-железо, оно утрачивает свои магнитные свойства. При 910°С происходит обычная перекристаллизация: объемноцентрированная решетка перестраивается в гранецентрированную (это гамма-железо). При 1401°С - последняя перестройка: решетка вновь становится объемноцентрированной, но уже с большими, чем у альфа-железа, размерами элементарных кристаллов. Эта разновидность называется дельта-железом. При охлаждении расплавленного железа те же перестройки происходят в обратном порядке.

Железо (обозначается химическим симво-лом Fe, произносится по-латыни как ferrum) - это серебристо-белый металл. Железо без примесей других элементов мягкое, гибкое и пластичное (его можно вытягивать в тонкую проволоку).

При комнатной температуре железо легко намагничивается. Однако его трудно на-магнитить в нагретом виде. Магнитные свойства железа исчезают при температу-ре около +800 °С.

В чистом природном состоянии железо встречается лишь в немногих местах на Зем-ле например на западе Гренландии. Беспри-месное железо иногда находят в метеоритах. Гораздо чаще железо встречается в виде хи-мических соединений. Железо извлекают из руд, содержащих такие минералы, как гема- тит, гетит, магнетит, сидерит и пирит.

Железо также является одной из составля-ющих гемоглобина, сложного белка, при-сутствующего в красных кровяных тельцах - эритроцитах. Эритроциты переносят кисло-род и углекислый газ в человеческом теле.
Железо легко вступает в химические реак-ции. Оно, например, реагирует с галоге-нами (фтором, хлором, бромом, йодом), с серой, фосфором и углеродом.

Железо растворимо в большинстве разбавленных кислот. Оно может гореть в присутствии кислорода. При этом чистое железо используется для произ-водства оцинкованного листового прока-та и электромагнитов.

В медицине железосодержащие препараты назначают больным анемией (при слишком низком содержании эритроцитов в крови). При контакте с влажным воздухом железо окисляется до гидроксида (Fe2Os + Н20), красновато-коричневого слоистого веще-ства, которое также называют ржавчиной.

Железо можно ковать. Для этого его раска-ляют докрасна, а затем многократно расплю-щивают или сдавливают Этот процесс делает железо более прочным и износостойким.

Сталь представляет собой ковкий сплав же-леза (основа) с углеродом (при содержа-нии углерода 0,1 -1,5 %). У стали такие же химические свойства, как и у железа. Для улучшения механических свойств сталь обычно подвергают закалке. Для этого ее сначала нагревают докрасна, а потом опускают в холодную жидкость. Это прида-ет стали большую твердость (закаленная сталь). Сталь используется в качестве кон-струкционных материалов, в производстве инструментов, оружия. Существуют специ-альные сорта стали с особыми свойствами (нержавеющая, жаропрочная).

Чугун - это сплав железа (основа) с углеро-дом (2-5 %). Из-за повышенного содержа-ния углерода чугун, как правило, хрупок. В меньшем количестве чугун содержит по-сторонние примеси - кремний, серу, фос-фор и марганец. Из чугуна можно отливать различные изделия, такие как, например, сковородки или решетки ограждений. Чугун используется при выплавке стали.