Тимер

Fe	26
55,847
3d64s2
Тимер

Тимер / Ferrum (Fe)
Атом номеры	26
Матдәнең тышҡы күренеше	сүкелеүсән, көмөш аҡ төҫлө металл
Атом үҙенсәлеге
Атом массаһы (моляр масса)	55,847 а. м. б. (г/моль)
Атом радиусы	126 пм
Ионизация энергияһы (беренсе электрон)	759,1(7.87) кДж/моль (эВ)
Электрон конфигурацияһы	[Ar] 3d6 4s2
Химик үҙенсәлеге
Ковалент радиусы	117 пм
Ион радиусы	(+3e) 64 (+2e)74 пм
Электр тиҫкәрелеге (Полинг буйынса)	1.83
Электрод потенциалы	Fe←Fe3+ -0,04 В Fe←Fe2+ -0,44 В
Оксидлашу дәрәжәһе	6, 3, 2, 0, -2
Матдәнең термодинамик үҙенсәлеге
Тығыҙлыҡ	7874 кг/м³ 7,874 г/см³
Моляр йылы һыйҙырыусанлығы	449,4 Дж/(K·кг) 25,1 Дж/(K•моль)
Йылы үткәреүсәнлек	80,4 Вт/(м•K)
Эреү температураһы	1 812 K
Эреү йылылығы	247,1 кДж/кг 13,8 кДж/моль
Ҡайнау температураһы	3134 K
Парға әйләнеү йылылығы	~6088 кДж/кг ~340 кДж/моль
Моляр күләм	7,1 см³/моль
Матдәнең кристаллик рәшәткәһе
Рәшәткә төҙөлөшө	кубическая объёмноцентрированая
Рәшәткә параметрҙары	2,870 Å
Дебай температураһы	n/a K

Тимер — химик элементтарҙың периодик системаһында һигеҙенсе төркөмдөң өҫтәмә төркөмсә, дүртенсе периодындағы 26-сы химик элемент. Fe (лат. Ferrum) символы менән билдәләнә. Ер ҡабығында, алюминдан ҡалышып, иң таралған элемент. Тимерҙең ябай матдәһе (CAS-номеры: 7439-89-6) — еңел сүкелеүсән, аҡ төҫтәге, юғары реакцион мөмкинлеге булған металл. Тимер юғары температурала һәм юғары дымлылыҡта тиҙ коррозияға бирешә. Таҙа тимер янмай, ә ваҡ дисперсия хәлендә үҙенән-үҙе янып китеүсән.

Шулай уҡ тимер тип тимер иретмәләрен (0,8 %-ҡа тиклем ҡатнашма) әйтәләр. Ҡатнашмалар тимергә йомшаҡлыҡ һәм һығылмалылыҡ бирәләр. Ғәмәлдә тимер менән углерод иремәһе: ҡорос (1,14 %-ҡа тиклем), суйын (2,14%-тан күберәк) һәм составында хром, марганец, никель булған тутыҡмай торған (легирланған) ҡорос ҡулланалар.

Барлыҡ үҙенсәлеге лә тимерҙе кешелек өсөн 1-се һанлы металл итә.

Тәбиғәттә тимер таҙа хәлдә тимер-никель метиоридтарында ғына осрай. Ер ҡабығында таралыуы буйынса — 4,65% (4-с упыне O, Si, Al-ҙан ҡалышып). Ер төшөнөң ҙур өлөшө тимерҙен тора тип иҫәпләнә.

Тимер минералдары

Тимер Ер ҡабығында киң таралған. Был металл бик күп руда һәм минералдар составына инә: ҡыҙыл тимер мәғдәне (красный железняк,гематит, Fe₂O₃; 70 % Fe), магнитлы тимер мәғдәне (магнитный железняк, магнетит, FeFe₂O₄, Fe₃O₄; 72,4 % Fe), көрән тимерташ (бурый железняк, лимонит, (гётит) һәм гидрогётит (FeOOH и FeOOH•nH₂O).

Тәбиғәттә тимер сульфиды пирит FeS₂ (көкөрт һәм тимер колчеданы) осрай.

Тимер рудаһы запасы буйынса Рәсәй беренсе урында. Диңгеҙ һыуында тимер — 1Ҡалып:E—1Ҡалып:E %.

Башҡа йыш осрай торған минералдар:

• Сидерит — FeCO₃ —35 %. Тығыҙлығы 3 г/см³ һәм Моос шкалыһы буйынса ҡатылығы 3,5—4,5.
• Марказит — FeS₂ — содержит 46,6 % .Тығыҙлығы 4,6—4,9 г/см³ һәм Моос шкалыһы буйынса ҡатылығы 5—6.
• Лёллингит — FeAs₂ —27,2 % . Тығыҙлығы 7—7,4 г/см³ һәм Моос шкалыһы буйынса ҡатылығы 5—5,5.
• Миспикель — FeAsS —34,3 %. Тығыҙлығы 5,6—6,2 г/см³ һәм Моос шкалыһы буйынса ҡатылығы 5,5—6.
• Мелантерит — FeSO₄•7H₂O —Тығыҙлығы 1,8—1,9 г/см³.
• Вивианит — Fe₃(PO₄)₂•8H₂O — тығыҙлығы 2,95 г/см³ һәм Моос шкалыһы буйынса ҡатылығы 1,5—2.

Быларҙан башҡа составында тимер булған минералдар:

ильменит — FeTiO3 магномагнетит — (Fe, Mg)[Fe2O4] фиброферрит — FeSO4(OH)•4,5H2O [ярозит — KFe3(SO4)2(OH)6

кокимбит — Fe2(SO4)3•9H2O рёмерит — Fe2+Fe3+2(SO4)4•14H2O графтонит — (Fe, Mn)3(PO4)2 скородит — Fe3+AsO4•2H2O

штренгит — FePO4•2H2O феялит — Fe2SiO4 альмандит — Fe3Al2[SiO4]3 андрадит — Ca3Fe2[SiO4]3

гиперстен — (Fe, Mg)2[Si2O6] геденбергит — (Ca, Fe)[Si2O6] [эгирин — (Na, Fe)[Si2O6] шамозит — Fe2+4Al[AlSi3O10](OH)6•nH2O нонтронит — (Fe3+, Al)2[Si4O10](OH)2•nH2O

Алыу

Сәнәғәттә тимерҙе тимер рудаһынан, гематит (Fe₂O₃) һәм магнетиттан (Fe₃O₄) алалар.

Руданан тимерҙә айырып алыуҙың бер нисә ысулы бар. Иң киң таралғаны домна мейесендә.

Етештереүҙең беренсе этабы — домна мейесендә тимерҙе 2000 °C-та ҡайтарыу. Өҫтән тимер рудаһы һәм флюс (известняк) өҫтән бирелә, ә аҫтан йылы һауа ағымы бирелә .

Мейестә, кислород етешмәгәндә, кокс углерод монооксидына тиклем оксидлаша:

$~\mathrm{2C+O_2 \ \longrightarrow \ 2CO\uparrow}$

Үҙ сиратында углерод монооксиды тимерҙе ҡайтара. Реакция тиҙерәк үтһен өсөн йылытылған угар газды тимер оксиды(III) өҫтөнән үткәрәләр:

$~\mathrm{3CO+Fe_2O_3 \ \longrightarrow \ 2Fe+3CO_2\uparrow}$

Ҡушылған флюс оксидҡа тарҡала һәм руда составындағы кремний менән ҡушылып шлак барлыҡҡа килтерә. Шлак мейестә эрей, ул тимерҙән еңелерәк һәм эрегән тимер өҫтөнән айырып алып була. Домна мейесендә алынған тимер иретмәһендә углерод бик күп була. Аланған суйын артабан эшкәртеүгә китә.

Мартен мейестәрендә артыҡ көкөрт һәм фосфорҙан тимер иретмәһен таҙарталар. Электр мейесендә лигирланған (тутыҡмай торған ҡорос) ҡорос алалар.

Тимерҙе водород менән ҡайтарыу ысулы бар. Тимер рудаһын ваҡлап, махсус балсыҡ менән бутайҙар. Шахта мейесендә метан конверсияһы үткәрәләр. Водород окисланыу-ҡайтарылыу реакцияһында тимерҙе ҡайтара.

$~\mathrm{Fe_2O_3+3H_2 \ \xrightarrow{100^\circ C} \ 2Fe+3H_2O}$,

Был ысулда тимер көкөрт һәм фосфор менән бысранмай.

Таҙа тимерҙе тоҙҙарҙан электролиз менән алалар.

Биологик әһәмиәте

Химик элементтарҙың периодик системаһы

Группа → Период ↓

IA

IIA

IIIB

IVB

VB

VIB

VIIB

VIIIB

IB

IIB

IIIA

IVA

VA

VIA

VIIA

VIIIA

1

1 H

2 He

2

3 Li

4 Be

5 B

6 C

7 N

8 O

9 F

10 Ne

3

11 Na

12 Mg

13 Al

14 Si

15 P

16 S

17 Cl

18 Ar

4

19 K

20 Ca

21 Sc

22 Ti

23 V

24 Cr

25 Mn

26 Fe

27 Co

28 Ni

29 Cu

30 Zn

31 Ga

32 Ge

33 As

34 Se

35 Br

36 Kr

5

37 Rb

38 Sr

39 Y

40 Zr

41 Nb

42 Mo

43 Tc

44 Ru

45 Rh

46 Pd

47 Ag

48 Cd

49 In

50 Sn

51 Sb

52 Te

53 I

54 Xe

6

55 Cs

56 Ba

*

72 Hf

73 Ta

74 W

75 Re

76 Os

77 Ir

78 Pt

79 Au

80 Hg

81 Tl

82 Pb

83 Bi

84 Po

85 At

86 Rn

7

87 Fr

88 Ra

**

104 Rf

105 Db

106 Sg

107 Bh

108 Hs

109 Mt

110 Ds

111 Rg

112 Cn

113 Uut

114 Uuq

115 Uup

116 Uuh

117 Uus

118 Uuo

Лантаноидтар *

57 La

58 Ce

59 Pr

60 Nd

61 Pm

62 Sm

63 Eu

64 Gd

65 Tb

66 Dy

67 Ho

68 Er

69 Tm

70 Yb

71 Lu

Актиноидтар **

89 Ac

90 Th

91 Pa

92 U

93 Np

94 Pu

95 Am

96 Cm

97 Bk

98 Cf

99 Es

100 Fm

101 Md

102 No

103 Lr

Химик элементтар ғаиләһе

Металл булмаған элементтар	Инерт газдар	Һелтеле металдар	Ярымметалдар- металоидтар	Галогендар
Металдар	Күсеүсе элементтар	Актанноидтар	Лантаноидтар	Һелтеле ер металдары