Байгальд төмрийг олох. Төмөр - элементийн ерөнхий шинж чанар, төмрийн химийн шинж чанар, түүний нэгдлүүд

Төмөр бол алдартай химийн элемент юм. Энэ нь дундаж урвалын металлд хамаарна. Бид энэ нийтлэлд төмрийн шинж чанар, хэрэглээг авч үзэх болно.

Байгаль дахь тархалт

Төмрийг багтаасан нэлээд олон тооны ашигт малтмал байдаг. Юуны өмнө энэ нь магнетит юм. Энэ нь далан хоёр хувь нь төмөр юм. Түүний химийн томъёо нь Fe 3 O 4 юм. Энэ ашигт малтмалыг соронзон төмрийн хүдэр гэж бас нэрлэдэг. Тэр эзэмшдэг цайвар саарал, заримдаа хар саарал өнгөтэй, хар хүртэл, металл гялбаатай. ТУХН-ийн орнуудын дунд хамгийн том орд нь Уралд байрладаг.

Төмрийн агууламж өндөртэй дараагийн эрдэс бол гематит бөгөөд энэ элементийн далан хувийг эзэлдэг. Түүний химийн томъёо нь Fe 2 O 3 юм. Үүнийг бас улаан төмрийн хүдэр гэж нэрлэдэг. Энэ нь улаан хүрэнээс улаан саарал хүртэл өнгөтэй байдаг. ТУХН-ийн орнуудын нутаг дэвсгэр дэх хамгийн том орд нь Кривой Рог хотод байрладаг.

Төмрийн агууламжийн хувьд гурав дахь эрдэс бол лимонит юм. Энд төмөр нь нийт массын жаран хувийг эзэлдэг. Энэ нь талст гидрат, өөрөөр хэлбэл түүний дотор болор торусны молекулууд хоорондоо уялдаатай, химийн томъёо нь Fe 2 O 3 .H 2 O. Нэрнээс нь харахад энэ эрдэс нь шар хүрэн өнгөтэй, заримдаа бор өнгөтэй байдаг. Энэ нь байгалийн охрын гол бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нэг бөгөөд пигмент болгон ашигладаг. Үүнийг мөн хүрэн төмөр чулуу гэж нэрлэдэг. Хамгийн том тохиолдол бол Крым, Урал юм.

Сидеритэд төмрийн хүдэр гэж нэрлэгддэг, төмрийн дөчин найман хувийг эзэлдэг. Түүний химийн томъёо нь FeCO 3 юм. Түүний бүтэц нь гетероген бөгөөд хоорондоо нийлсэн талстуудаас тогтдог өөр өнгө: саарал, цайвар ногоон, саарал шар, хүрэн шар гэх мэт.

Төмрийн агууламж өндөртэй байгалийн хамгийн сүүлчийн эрдэс бол пирит юм. Түүнд ийм байна химийн томъёо FeS2. Түүний доторх төмөр нь нийт массын дөчин зургаан хувийг эзэлдэг. Хүхрийн атомын ачаар энэ эрдэс нь алтан шар өнгөтэй байдаг.

Харгалзан үзсэн олон ашигт малтмалыг цэвэр төмрийг олж авахад ашигладаг. Үүнээс гадна гематит нь байгалийн чулуунаас үнэт эдлэл үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг. Пирит орцыг lapis lazuli үнэт эдлэлээс олж болно. Үүнээс гадна төмөр нь байгальд амьд организмын найрлагад байдаг - энэ нь эсийн хамгийн чухал бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нэг юм. Энэхүү ул мөр элементийг хүний ​​биед хангалттай хэмжээгээр нийлүүлэх ёстой. Эмийн шинж чанартөмөр нь энэ химийн элемент нь гемоглобины үндэс болдогтой холбоотой юм. Тиймээс феррумыг хэрэглэх нь цусны төлөв байдалд сайнаар нөлөөлдөг тул бүхэл бүтэн организм.

Төмөр: физик, химийн шинж чанар

Эдгээр хоёр үндсэн хэсгийг дарааллаар нь авч үзье. төмөр түүнийх Гадаад төрх, нягтрал, хайлах цэг гэх мэт.. Энэ нь физиктэй холбоотой материйн бүх онцлог шинж чанарууд юм. Төмрийн химийн шинж чанар нь бусад нэгдлүүдтэй урвалд орох чадвар юм. Эхнийхээс эхэлье.

Төмрийн физик шинж чанар

AT цэвэр хэлбэрхэвийн нөхцөлд хатуу. Энэ нь мөнгөлөг саарал өнгөтэй, тод металл гялбаатай. Төмрийн механик шинж чанар нь хатуулгийн түвшинтэй тэнцүү дөрвөн (дунд) юм. Төмөр нь цахилгаан болон дулаан дамжуулалт сайтай байдаг. Сүүлчийн онцлог нь хүйтэн өрөөнд төмрийн объектод хүрэхэд мэдрэгддэг. Энэ материал нь дулааныг хурдан дамжуулдаг тул богино хугацаанд арьснаас их хэмжээгээр ялгардаг тул та даардаг.

Жишээлбэл, модонд хүрэхэд түүний дулаан дамжуулалт хамаагүй бага байгааг тэмдэглэж болно. Төмрийн физик шинж чанар нь түүний хайлах болон буцлах цэгүүд юм. Эхнийх нь 1539 хэм, хоёр дахь нь 2860 хэм байна. гэж дүгнэж болно онцлог шинж чанаруудтөмөр - сайн уян хатан чанар, хайлуулах чадвар. Гэхдээ энэ нь бүгд биш юм.

Төмрийн физик шинж чанар нь түүний ферромагнетизмыг агуулдаг. Энэ юу вэ? Төмөр, түүний соронзон шинж чанарыг бид ажиглаж болно практик жишээнүүдөдөр бүр, ийм өвөрмөц байдаг цорын ганц металл юм онцлох тэмдэг. Үүнийг тайлбарлав өгсөн материалсоронзлох чадвартай соронзон орон. Сүүлийнх нь үйл ажиллагаагаа зогсоосны дараа соронзон шинж чанар нь дөнгөж үүссэн төмөр нь удаан хугацааны туршид соронзон хэвээр байна. Энэ үзэгдлийг энэ металлын бүтцэд хөдөлгөөн хийх чадвартай олон чөлөөт электронууд байдагтай холбон тайлбарлаж болно.

Химийн хувьд

Энэ элемент нь дунд зэргийн идэвхтэй металлуудад хамаардаг. Гэхдээ төмрийн химийн шинж чанар нь бусад бүх металлын хувьд ердийн шинж чанартай байдаг (цахилгаан химийн цувралд устөрөгчийн баруун талд байрлахаас бусад). Энэ нь олон төрлийн бодисуудтай урвалд орох чадвартай.

Энгийнээр эхэлцгээе

Феррум нь хүчилтөрөгч, азот, галоген (иод, бром, хлор, фтор), фосфор, нүүрстөрөгчтэй харилцан үйлчилдэг. Хамгийн түрүүнд анхаарах зүйл бол хүчилтөрөгчтэй урвалд орох явдал юм. Төмрийг шатаах үед түүний исэлүүд үүсдэг. Урвалын нөхцөл, хоёр оролцогчийн хоорондын харьцаа зэргээс шалтгаалан тэдгээр нь янз бүр байж болно. Ийм харилцан үйлчлэлийн жишээ болгон дараах урвалын тэгшитгэлийг өгч болно: 2Fe + O 2 = 2FeO; 4Fe + 3O 2 \u003d 2Fe 2 O 3; 3Fe + 2O 2 \u003d Fe 3 O 4. Мөн төмрийн ислийн шинж чанар (физик ба химийн аль аль нь) нь түүний төрөл зүйлээс хамаарч өөр өөр байж болно. Эдгээр урвалууд нь өндөр температурт явагддаг.

Дараагийнх нь азоттой харилцан үйлчлэлцэх явдал юм. Энэ нь зөвхөн халаалтын нөхцөлд л тохиолдож болно. Хэрэв бид зургаан моль төмөр, нэг моль азотыг авбал хоёр моль төмрийн нитрид авна. Урвалын тэгшитгэл нь иймэрхүү харагдах болно: 6Fe + N 2 = 2Fe 3 N.

Фосфортой харилцан үйлчлэхэд фосфид үүсдэг. Урвалыг явуулахын тулд дараахь бүрэлдэхүүн хэсгүүд шаардлагатай: гурван моль төмрийн хувьд - нэг моль фосфор, үр дүнд нь нэг моль фосфид үүсдэг. Тэгшитгэлийг дараах байдлаар бичиж болно: 3Fe + P = Fe 3 P.

Нэмж дурдахад энгийн бодисуудтай урвалын дотроос хүхэртэй харилцан үйлчлэлийг ялгаж салгаж болно. Энэ тохиолдолд сульфидыг авч болно. Энэ бодис үүсэх үйл явцын зарчим нь дээр дурдсантай төстэй юм. Тухайлбал, нэмэлт урвал үүсдэг. Бүгдэд нь химийн харилцан үйлчлэлийм төрлийн онцгой нөхцөл, голчлон өндөр температур, бага давтамжтай - катализатор.

Мөн түгээмэл байдаг химийн үйлдвэртөмөр ба галоген хоорондын урвал. Эдгээр нь хлоржуулах, бромжуулах, иоджуулах, фторжуулах явдал юм. Урвалын нэрсээс харахад энэ нь төмрийн атомуудад хлор / бром / иод / фторын атомуудыг тус тус нэмж хлорид / бромид / иодид / фтор үүсгэх үйл явц юм. Эдгээр бодисууд нь янз бүрийн салбарт өргөн хэрэглэгддэг. Үүнээс гадна феррум нь өндөр температурт цахиуртай хослуулах чадвартай. Баярлалаа Химийн шинж чанартөмөр нь олон янз байдаг тул химийн үйлдвэрт ихэвчлэн ашиглагддаг.

Төмөр ба нарийн төвөгтэй бодисууд

-аас энгийн бодисуудМолекулууд нь хоёр ба түүнээс дээш өөр өөр химийн элементүүдээс бүрддэг хүмүүс рүү шилжье. Хамгийн түрүүнд дурдах зүйл бол төмрийн устай урвал юм. Төмрийн үндсэн шинж чанарууд энд байна. Ус халах үед энэ нь төмөртэй хамт үүсдэг (ижил устай харьцахдаа гидроксид, өөрөөр хэлбэл суурь үүсгэдэг тул ингэж нэрлэдэг). Тиймээс, хэрэв та хоёр бүрэлдэхүүн хэсгээс нэг моль авах юм бол төмрийн давхар исэл, устөрөгч зэрэг бодисууд нь хурц үнэртэй хий хэлбэрээр үүсдэг - мөн нэгээс нэгийн молийн харьцаатай. Энэ төрлийн урвалын тэгшитгэлийг дараах байдлаар бичиж болно: Fe + H 2 O \u003d FeO + H 2. Эдгээр хоёр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг холих харьцаанаас хамааран төмрийн давхар исэл эсвэл триоксидыг авч болно. Эдгээр хоёр бодис нь химийн үйлдвэрт түгээмэл байдаг бөгөөд бусад олон салбарт ашиглагддаг.

Хүчил ба давстай

Металлын электрохимийн цувралд төмөр нь устөрөгчийн зүүн талд байрладаг тул энэ элементийг нэгдлүүдээс нүүлгэн шилжүүлэх чадвартай. Үүний нэг жишээ бол хүчилд төмрийг нэмэхэд ажиглагдаж болох орлуулах урвал юм. Жишээлбэл, хэрэв та дунд зэргийн концентрацитай төмрийн ба сульфатын хүчил (хүхрийн хүчил) -ийг ижил молийн харьцаагаар холивол үр дүн нь ижил молийн харьцаатай төмрийн сульфат (II) ба устөрөгч болно. Ийм урвалын тэгшитгэл нь иймэрхүү харагдах болно: Fe + H 2 SO 4 \u003d FeSO 4 + H 2.

Давстай харьцах үед төмрийн бууруулах шинж чанар илэрдэг. Өөрөөр хэлбэл, түүний тусламжтайгаар бага идэвхтэй металлыг давснаас тусгаарлаж болно. Жишээлбэл, хэрэв та нэг мэнгэ, ижил хэмжээний төмрийг авбал төмрийн сульфат (II) ба цэвэр зэсийг ижил молийн харьцаагаар авах боломжтой.

Биеийн хувьд ач холбогдол

Хамгийн түгээмэл зүйлүүдийн нэг дэлхийн царцдасхимийн элементүүд - төмөр. Бид аль хэдийн авч үзсэн, одоо бид үүнийг биологийн үүднээс авч үзэх болно. Феррум нь эсийн түвшинд болон бүх организмын түвшинд маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Юуны өмнө төмөр нь гемоглобин гэх мэт уургийн үндэс юм. Энэ нь хүчилтөрөгчийг цусаар дамжуулан уушигнаас бүх эд, эрхтэн, биеийн эс бүрт, ялангуяа тархины мэдрэлийн эсүүдэд хүргэхэд шаардлагатай байдаг. Тийм ч учраас ашигтай шинж чанаруудтөмрийг хэт үнэлж болохгүй.

Цусны тогтоцод нөлөөлөхөөс гадна төмөр нь чухал ач холбогдолтой бүрэн ажиллагаатайбамбай булчирхай (энэ нь зөвхөн иод шаарддаггүй, зарим хүмүүсийн үзэж байгаагаар). Төмөр нь эсийн доторх бодисын солилцоонд оролцож, дархлааг зохицуулдаг. Феррум нь элэгний эсүүдэд их хэмжээгээр агуулагддаг тул саармагжуулахад тусалдаг хортой бодисууд. Энэ нь бас бидний бие дэх олон төрлийн ферментийн гол бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нэг юм. AT өдөр тутмын хоолны дэглэмхүн энэ ул мөр элементийн араваас хорин миллиграмм агуулсан байх ёстой.

Төмрөөр баялаг хоол хүнс

Олон бий. Эдгээр нь ургамлын болон амьтны гаралтай аль аль нь юм. Эхнийх нь үр тариа, буурцагт ургамал, үр тариа (ялангуяа Сагаган), алим, мөөг (цагаан), хатаасан жимс, сарнайн хонго, лийр, тоор, авокадо, хулуу, бүйлс, огноо, улаан лооль, брокколи, байцаа, нэрс, бөөрөлзгөнө, селөдерей, гэх мэт хоёр дахь нь - элэг, мах. Жирэмслэлтийн үед төмрийн агууламж өндөртэй хоол хүнс хэрэглэх нь нэн чухал бөгөөд хөгжиж буй ургийн бие зөв өсөлт, хөгжилд энэ ул мөр элементийг их хэмжээгээр шаарддаг.

Бие дэх төмрийн дутагдлын шинж тэмдэг

Бие махбодид хэт бага төмөр орж ирэх шинж тэмдэг нь ядаргаа, гар, хөл байнга хөлдөх, сэтгэл гутрал, үс, хумс хэврэгших, оюуны үйл ажиллагаа буурах, хоол боловсруулах эрхтний эмгэг, гүйцэтгэл багатай, бамбай булчирхайн эмгэг юм. Хэрэв та эдгээр шинж тэмдгүүдийн хэд хэдэн шинж тэмдгийг анзаарсан бол хоолны дэглэм дэх төмрөөр баялаг хоол хүнсний хэмжээг нэмэгдүүлэх, эсвэл витамин худалдаж авах нь зүйтэй. хоол тэжээлийн нэмэлтүүдтөмөр агуулсан. Мөн эдгээр шинж тэмдгүүдийн аль нэг нь танд хэт хурц мэдрэмж төрвөл эмчид хандахаа мартуузай.

Аж үйлдвэрт төмрийн хэрэглээ

Төмрийн хэрэглээ, шинж чанар нь хоорондоо нягт холбоотой байдаг. Ферромагнетизмын улмаас энэ нь соронз хийхэд ашиглагддаг - ахуйн хэрэгцээнд (бэлэг дурсгалын хөргөгчний соронз гэх мэт) сул дорой, үйлдвэрлэлийн зориулалтаар илүү хүчтэй байдаг. Энэ металл нь өндөр бат бэх, хатуулагтай тул эрт дээр үеэс зэвсэг, хуяг дуулга болон бусад цэргийн болон бусад үйлдвэрлэлийн зориулалтаар ашиглагдаж ирсэн. гэр ахуйн хэрэгсэл. Дашрамд хэлэхэд, тэр ч байтугай дотор Эртний ЕгипетСолирын төмрийг мэддэг байсан бөгөөд шинж чанар нь энгийн металлаас илүү байдаг. Мөн ийм тусгай төмрийг эртний Ромд хэрэглэж байсан. Тэд үүнээс элит зэвсгийг хийсэн. Зөвхөн маш баян, эрхэмсэг хүн л солирын металлаар хийсэн бамбай, сэлэмтэй байж болно.

Ерөнхийдөө энэ нийтлэлд бидний авч үзэх метал нь энэ бүлгийн бүх бодисуудын дунд хамгийн уян хатан байдаг. Юуны өмнө үүнээс ган, цутгамал төмрийг үйлдвэрлэдэг бөгөөд энэ нь үйлдвэрлэл болон өдөр тутмын амьдралд шаардлагатай бүх төрлийн бүтээгдэхүүнийг үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг.

Цутгамал төмөр нь төмөр ба нүүрстөрөгчийн хайлш бөгөөд хоёр дахь нь 1.7-4.5 хувьтай байдаг. Хэрэв хоёр дахь нь 1.7 хувиас бага бол ийм төрлийн хайлшийг ган гэж нэрлэдэг. Хэрэв найрлагад нүүрстөрөгчийн 0.02 орчим хувь байгаа бол энэ нь аль хэдийн энгийн техникийн төмөр юм. Хайлш дахь нүүрстөрөгч байгаа нь илүү их хүч чадал, дулааны тогтвортой байдал, зэвэнд тэсвэртэй байх шаардлагатай.

Үүнээс гадна ган нь бусад олон химийн элементүүдийг хольц хэлбэрээр агуулж болно. Энэ бол манган, фосфор, цахиур юм. Мөн хром, никель, молибден, вольфрам болон бусад олон химийн элементүүдийг энэ төрлийн хайлш дээр нэмж тодорхой чанарыг өгөх боломжтой. Их хэмжээний цахиур агуулсан гангийн төрлийг (ойролцоогоор дөрвөн хувь) трансформаторын ган болгон ашигладаг. Маш их хэмжээний манган агуулсан (арван хоёроос арван дөрвөн хувь хүртэл) нь эд анги үйлдвэрлэхэд ашигладаг. төмөр замууд, тээрэм, бутлуур болон бусад багаж хэрэгсэл, эд анги нь хурдан элэгдэлд өртдөг.

Молибденийг дулааны хувьд илүү тогтвортой болгохын тулд хайлшийн найрлагад оруулдаг - ийм ганг багажийн ган болгон ашигладаг. Нэмж дурдахад, хутга болон бусад гэр ахуйн хэрэгсэл хэлбэрээр сайн мэддэг, өдөр тутмын амьдралдаа ихэвчлэн ашигладаг зэвэрдэггүй ганхайлш руу хром, никель, титан нэмэх шаардлагатай. Цочролд тэсвэртэй, өндөр бат бэх, уян хатан ган авахын тулд түүнд ванади нэмэхэд хангалттай. Ниобиумын найрлагад нэвтрүүлснээр зэврэлт, химийн түрэмгий бодисын нөлөөнд тэсвэртэй байх боломжтой.

Өгүүллийн эхэнд дурдсан магнетит эрдэс нь хатуу диск, санах ойн карт болон энэ төрлийн бусад төхөөрөмжийг үйлдвэрлэхэд шаардлагатай байдаг. Соронзон шинж чанараараа төмрийг трансформатор, мотор, электрон бүтээгдэхүүн гэх мэт бүтээцээс олж болно.Үүнээс гадна бусад металлын хайлш дээр төмрийг нэмж хүч чадал, механик тогтвортой байдлыг өгдөг. Энэ элементийн сульфатыг цэцэрлэгжүүлэлтэнд хортон шавьжтай тэмцэхэд ашигладаг (зэсийн сульфаттай хамт).

Тэд ус цэвэршүүлэхэд зайлшгүй шаардлагатай байдаг. Үүнээс гадна магнетит нунтагыг хар, цагаан принтерт ашигладаг. гол арга замПиритийг үүнээс хүхрийн хүчил үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Энэ үйл явц нь онд явагддаг лабораторийн нөхцөлгурван үе шаттайгаар. Эхний шатанд төмрийн пиритийг шатааж төмрийн исэл, хүхрийн давхар исэл үүсгэдэг. Хоёр дахь шатанд хүхрийн давхар ислийг түүний триоксид болгон хувиргах нь хүчилтөрөгчийн оролцоотойгоор явагддаг. Эцсийн шатанд үүссэн бодисыг катализаторын оролцоотойгоор дамжуулж, улмаар хүхрийн хүчил олж авдаг.

Төмөр авч байна

Энэ металлыг голчлон магнетит ба гематит гэсэн хоёр үндсэн эрдсээр олборлодог. Энэ нь төмрийг нүүрстөрөгчийн нэгдлээс кокс хэлбэрээр багасгах замаар хийгддэг. Үүнийг тэсэлгээний зууханд хийдэг бөгөөд температур нь Цельсийн хоёр мянган хэмд хүрдэг. Үүнээс гадна устөрөгчөөр төмрийг багасгах арга бий. Энэ нь тэсэлгээний зуух шаарддаггүй. Хэрэгжүүлэхийн тулд энэ аргатусгай шавар авч, буталсан хүдэртэй хольж, босоо амны зууханд устөрөгчөөр боловсруулдаг.

Дүгнэлт

Төмрийн шинж чанар, хэрэглээ нь олон янз байдаг. Энэ нь магадгүй бидний амьдралын хамгийн чухал металл юм. Болж байна хүн төрөлхтөнд мэдэгддэг, тэрээр тухайн үед бүх багаж хэрэгсэл, түүнчлэн зэвсгийг үйлдвэрлэх гол материал байсан хүрэлийн байрыг эзэлжээ. Ган болон цутгамал төмөр нь физик шинж чанар, механик нөлөөлөлд тэсвэртэй байдлын хувьд зэс, цагаан тугалганы хайлшаас олон талаараа давуу юм.

Нэмж дурдахад төмөр нь бусад олон металлаас илүү манай гаригт түгээмэл байдаг. Энэ нь дэлхийн царцдасын бараг таван хувьтай байдаг. Энэ нь байгальд хамгийн элбэг байдаг химийн элементийн дөрөвт ордог. Түүнчлэн, энэхүү химийн элемент нь амьтан, ургамлын организмын хэвийн үйл ажиллагаанд маш чухал бөгөөд юуны түрүүнд гемоглобин нь түүний үндсэн дээр бий болдог. Төмөр нь хамгийн чухал ул мөр элементэрүүл мэндийг сахихад чухал ач холбогдолтой ба хэвийн үйл ажиллагааэрхтнүүд. Дээрхээс гадна энэ нь өвөрмөц соронзон шинж чанартай цорын ганц металл юм. Феррумгүйгээр бидний амьдралыг төсөөлөхийн аргагүй юм.

Хүмүүс төмрөөс хамаагүй эрт олборлож сурсан ба . Одоогоос 450 гаруй жилийн өмнө Испаничууд Төв болон Өмнөд Америк, тэнд олон нийтийн асар том барилга байгууламж, ордон, сүм хийд бүхий баялаг хотуудыг нээсэн. Гэсэн хэдий ч индианчууд төмрийг хараахан мэддэггүй байсан нь тогтоогджээ. Тэдний багаж зэвсэг нь зөвхөн чулуугаар хийгдсэн байв.

МЭӨ 3-4 мянган жилийн өмнө Египет, Месопотами, Хятадын ард түмэн байсан нь түүхээс мэдэгдэж байна. д. аварга том үйлдвэрлэсэн барилгын ажилхүчирхэг голуудын хүчийг ашиглаж, усыг талбай руу чиглүүлэх. Эдгээр бүх ажилд түүвэр, зээтүү, анжис, нүүдэлчдийн дайралтаас хамгаалах олон зэвсэг, сэлэм, сум шаардлагатай байв. Үүний зэрэгцээ зэс, цагаан тугалга тийм ч их олборлогдоогүй. Тиймээс үйлдвэрлэлийн хөгжил нь байгальд илүү түгээмэл шинэ металлыг шаарддаг. Энэ металлыг хайх нь тийм ч амар байгаагүй: төмрийн хүдэр нь металтай бараг төстэй байдаггүй бөгөөд эрт дээр үед хүн өөрт хэрэгтэй металлыг агуулж байсан гэдгийг таахад хэцүү байсан нь мэдээж. Үүнээс гадна, энэ нь өөрөө маш зөөлөн бөгөөд энэ нь багаж хэрэгсэл, зэвсэг үйлдвэрлэхэд муу материал юм.

Хүн хүдрээс төмрийг гарган авч, түүгээрээ хийж суртал багагүй хугацаа өнгөрчээ.

Үйлдвэрлэлийн материал болох төмрийн анхны нээлтүүд байж магадгүй юм янз бүрийн зүйлникель хольцтой уугуул төмрөөс бүрдсэн төмөр солирын олдворуудтай холбоотой. Хүмүүс солирын төмөр хэрхэн зэвэрдгийг ажиглаж байхдаа дэлхийн гадарга дээр ихэвчлэн олддог шар шороон хясаанд төмөр агуулагддаг гэж таамаглаж, дараа нь төмрийг хайлуулах аргыг нээсэн байж магадгүй юм.

Түүхэн мэдээллээс үзэхэд МЭӨ мянга орчим жил. д. Ассири, Энэтхэг, Урарту болон бусад зарим оронд тэд төмрийг хэрхэн олборлож, боловсруулахаа мэддэг байсан. Энэ нь багаж хэрэгсэл, төрөл бүрийн зэвсэг хийхэд хэрэглэгддэг байв. 7-р зуунд МЭӨ д. Днепр, Хар тэнгисийн тал нутагт амьдардаг газар тариалангийн хүн ам ч төмрийг чадварлаг олборлодог. Үүнээс скифчүүд хутга, сэлэм, сумны хошуу, жад зэрэг цэргийн болон гэр ахуйн эд зүйлсийг хийдэг байв.

Төмрийн олборлолт, боловсруулах урлаг Эртний Орос даяар өргөн тархсан байв.

Тухайн үед "зальтай" гэж нэрлэдэг дархчууд зөвхөн боловсруулаад зогсохгүй хүдрээс төмрийг өөрсдөө гаргаж авдаг байв. Тэд маш их хүндэтгэлтэй байсан. Ардын үлгэрт дархан бие даасан Могой Горыничийг ялдаг. муу хүчнүүд, мөн өөр олон баатарлаг үйлс бүтээдэг.

Төмөр нь зөөлөн металл бөгөөд хуурамчаар үйлчилдэг боловч цэвэр хэлбэрээрээ багаж хэрэгсэл хийхэд тохиромжгүй байдаг.Төмрийн бусад бодистой хайлш л түүнд шаардлагатай шинж чанарыг, түүний дотор хатуулаг өгдөг. хувьд хамгийн чухал Үндэсний эдийн засагтөмөр ба нүүрстөрөгчийн хоёр хайлш - цутгамал төмөр 2%-иас дээш (6% хүртэл) нүүрстөрөгч агуулсан, ба ган 0.03-2% нүүрстөрөгч агуулсан.

Эрт дээр үед хүмүүс цутгамал төмрийн талаар ямар ч ойлголтгүй байсан ч төмрөөр ган хийж сурсан. Тэд төмрийн хүдрийг нүүрстэй хольж, эртний төмөрлөгийн газарт төмрийг хайлуулж байв. Тэд энгийн үлээгч хөөрөг ашиглан төмрийн хүдрийг хайлуулахад шаардлагатай өндөр температурыг олж авсан. Тэднийг гараар хөдөлгөж, дараа нь усны хүчээр усан тээрэм байгуулжээ. Төмрийн хүдрийг хайлуулсны дараа нунтагласан төмрийн массыг олж авч, дараа нь дөш дээр хуурамчаар хийсэн.

Төмрөөс ган авахын тулд хуурамч төмрийн нимгэн туузыг нүүрсээр хучиж, хэдэн өдрийн турш нүүрстэй хамт шохойжуулсан. Мэдээжийн хэрэг, ийм аргаар бага хэмжээний ган гаргаж авсан бөгөөд энэ нь үнэтэй байсан. Ган хийх нууцыг хамгийн хатуугаар хадгалсан. Тэр ялангуяа алдартай байсан дамаск ган- булат, - олж авах аргыг эртний Энэтхэгийн мастерууд боловсруулж, дараа нь Арабын мастерууд эзэмшсэн бололтой.

Гэсэн хэдий ч төмрийн хүдэр боловсруулж, ган хийх энэ бүх аргууд нь бага хэмжээний металл гаргадаг байв. Түүний хэрэгцээ улам бүр нэмэгдэж байгаа нь хүмүүсийг илүү их хэмжээний металл авах шинэ арга зам хайхад хүргэв. 14-р зууны төгсгөл - 15-р зууны эхэн үед илүү их металл авахын тулд төмөр хайлуулах зуухыг аль хэдийн 2-3 м өндөрт барьж эхэлсэн. Эдгээр зууханд хайлуулж байсан мастерууд зарим хайлмал амжилтгүй болсныг анзаарсан. Төмрийн оронд зууханд төмөр шиг масс үүссэн бөгөөд энэ нь хөргөхөд хэврэг, үл тэвчих бодисыг өгдөг. Гэхдээ төмөр, гангаас ялгаатай нь энэ масс нь гайхалтай шинж чанартай байсан: үүнийг зууханд хайлсан хэлбэрээр шингэн хэлбэрээр гаргаж авсан бөгөөд зуухны нүхээр гаргаж, тэндээс цутгаж болно. янз бүрийн хэлбэрүүд. Энэ нь цутгамал төмөр байсан.

Мэдээжийн хэрэг, хуучин өдрүүдэд металлургийн мэргэжилтнүүд яагаад зарим тохиолдолд гагнасан уян хатан төмрийг зууханд, бусад тохиолдолд шингэн цутгамал төмрөөр хийдэг болохыг тайлбарлаж чадахгүй байв. Химийн шинжлэх ухаан тэр үед байгаагүй бөгөөд төмрийг хийсэн мастеруудын хэн нь ч бүх зүйл нь хүдэр, нүүрс, хайлуулах явцад зууханд орж буй агаарын харьцаанаас бүрддэг гэдгийг мэддэггүй байв. Зууханд илүү их агаар (илүү нарийвчлалтай, хүчилтөрөгч) орох тусам нүүрстөрөгч шатаж, нүүрстөрөгчийн давхар исэл болж хувирч, ууршиж, төмрийн дотор бага хэмжээний нүүрстөрөгч үлдэх болно: ганг ингэж авдаг. Хэрэв агаар бага байвал төмрийн дотор маш их нүүрстөрөгч уусдаг: цутгамал төмөр үүсдэг.

Маш хурдан хүмүүс цутгамал төмрийг цутгахад төдийгүй түүнээс уян хатан төмөр хийхэд ашиглаж сурсан. Үүнийг хийхийн тулд цутгамал төмрийг зууханд халааж, улмаар илүүдэл нүүрстөрөгчийг шатаажээ.

Шинэ бүтээл уурын хөдөлгүүрболон нэхмэлийн машин XVIII зуунд. ялангуяа төмөр зам барих XIX эхэн үе in. асар их хэмжээний металл шаардсан. Дахин хэлэхэд төмөр, гангийн үйлдвэрлэлд үндсэн өөрчлөлт хийх шаардлагатай байв.

1784 он гэхэд Англид Корт дөл буюу цуурайт зуух гэж нэрлэгддэг зууханд цутгамал төмрийг боловсруулах ажлыг нэвтрүүлсэн. Энэ процессыг нэрлэсэн шалбааг. Цуурайдаг зууханд тэд модны оронд ашиглаж эхлэв. Нүүрсийг хайлуулахад ашиглахад нүүрсэнд агуулагдах хүхэр саад болдог байсан. Нүүрстэй харьцахдаа төмрийг нэвт шингээсэн. Мөн хүхэр агуулсан төмөр нь халсан даруйдаа хэврэг болсон.

Цуглууртай зууханд галын хайрцгийг цутгамал төмрийг хайлуулж байгаа баннаас босгоор тусгаарладаг тул нүүрс шууд харьцдаггүй. Цутгамал төмрийг галын дөлөөр халааж, зуухнаас халуун агаараар дамжин өнгөрч, зуухны дээвэр дээрээс тусдаг. Цутгамал төмрийг үйлдвэрлэх аргыг боловсронгуй болгохын зэрэгцээ ган хийх шинэ аргыг эрэлхийлэх ажил эрчимжсэн.

Дамаскийн ган хийх нууцыг - Дамаскийн ганг 19-р зууны эхний хагаст Златоусын төмөрлөгийн үйлдвэрт ажиллаж байсан Оросын нэрт металлургист Павел Петрович Аносов нээсэн. Тэрээр жижиг тигелд төмрийг мөн нүүрстөрөгч болох бал чулуугаар хайлуулж, гайхалтай Дамаск ган гаргаж авсан. Энэ гангаар хийсэн клише нь тухайн үед дэлхийн хамгийн шилдэг гэгддэг Английн хамгийн бат бөх гангаас илүү хүчтэй байв.

1856 онд Английн инженер Бессемер хайлсан цутгамал төмрөөр дамжуулан "цорго" руу агаар үлээхийг санал болгов. ган руу.

Дараа нь өргөн хэрэглээгэж нэрлэгддэг цуурайт зууханд ган хайлуулах аргыг хүлээн авсан ил зуух. Ил задгай зуух нь хуучин цуурай зуухнаас хамаагүй дээр. Ил задгай зуухны тусгай төхөөрөмж - сэргээгч - нүүрснээс гаргаж авсан агаар, шатамхай хийг 1000 хэм хүртэл халаана. Халаалт нь дулаанаас үүдэлтэй утааны хийижил зуухнаас гарч байна. Хий ба агаарыг халаах нь ойролцоогоор 1800 хэмийн температурыг (хийн шаталтын үед) хөгжүүлэхэд хувь нэмэр оруулдаг. Энэ нь төмөр, гангийн хаягдлыг хайлуулахад хангалттай.

Ялангуяа өндөр чанартай ганг одоо цахилгаан зууханд хайлуулж, металыг 3000 хэмд хүрдэг вольт нуман хэлбэрээр хайлуулах замаар олж авдаг. Цахилгаан хайлалтын давуу тал нь металыг бохирдуулахгүй байх явдал юм хортой хольц, ердийн зууханд шатаж буй түлшний хийд үргэлж байдаг.

Домен зууханд цутгамал төмрийг хайлуулдаг. Орчин үеийн тэсэлгээний зуухны өндөр нь туслах төхөөрөмжүүдийн хамт 40 метр ба түүнээс дээш байдаг. Төмрийн хүдрийн хайлах цэгийг бууруулахын тулд нэмдэг урсгал, эсвэл цагаан тугалга, нь заримтай нийлсэн бодис юм бүрдүүлэгч хэсгүүдхүдэр, хайлдаг шаар үүсгэдэг. Ихэвчлэн хайлуур жонш, флюорит гэх мэтийг флюс болгон ашигладаг.Хүдэр, флюсын холимогийг гэнэ. цэнэглэх. Холимог нь өөр зууханд цутгаж, коксоор хутгаж, шатаах үед бүх хольцыг халааж, хайлуулна. Кокс нь 600-850 хэм хүртэл халааж, агаарыг үлээж байвал л хэвийн шатдаг. Агаарыг ган цамхаг дахь тэсэлгээний зуухнаас гарах хийгээр халаана - cauiopax, - дотор нь тоосгон доторлогоотой.

Зуухны хамгийн доод хэсэгт улаан халуун, халуун агаартай уулзаж, шатдаг. Энэ нь нүүрстөрөгчийн давхар исэл (CO2) үүсгэдэг. Энэ нь дээшлэх тусам өөр нэг хий болж хувирдаг - нүүрстөрөгчийн дутуу исэл (CO) бөгөөд энэ нь химийн өндөр идэвхжилээр тодорхойлогддог.

Нүүрстөрөгчийн дутуу исэл нь төмрийн ислээс хүчилтөрөгчийг шуналтайгаар авдаг. Ийнхүү нүүрстөрөгч агуулсан металл төмөр ялгарч, т. цутгамал төмрийг дараа нь цутгадаг доод хэсэгтэсэлгээний зуух. Энэ нь үе үе зуухны тусгай нүхээр гарч, хөгц рүү урсаж, хөрнө.

Төмөр нь атомын дугаар 26-тай химийн элементүүдийн үечилсэн системийн дөрөв дэх үеийн наймдугаар бүлгийн хоёрдогч дэд бүлгийн элемент бөгөөд үүнийг Fe (лат. Ferrum) тэмдэгээр тэмдэглэдэг. Дэлхийн царцдас дахь хамгийн түгээмэл металлуудын нэг (хөнгөн цагааны дараа хоёрдугаарт).
Төмөр энгийн бодис (CAS дугаар: 7439-89-6) нь химийн өндөр урвалд ордог уян хатан мөнгөн цагаан металл юм: төмөр нь өндөр температурт хурдан зэврдэг. өндөр чийгшилагаарт. Цэвэр хүчилтөрөгчийн хувьд төмөр шатаж, нарийн тархсан төлөвт агаарт аяндаа гал авалцдаг.
Үнэн хэрэгтээ төмрийг ихэвчлэн цэвэр металлын зөөлөн, уян хатан чанарыг хадгалдаг хольц багатай (0.8% хүртэл) хайлш гэж нэрлэдэг. Гэвч практикт нүүрстөрөгчтэй төмрийн хайлшийг ихэвчлэн ашигладаг: ган (2.14 жин% нүүрстөрөгч хүртэл) ба цутгамал төмөр (2.14 жин% -иас их нүүрстөрөгч), түүнчлэн хайлш нэмсэн зэвэрдэггүй (хайлшсан) ган. металл (хром, манган, никель гэх мэт). Төмөр ба түүний хайлшийн өвөрмөц шинж чанаруудын хослол нь түүнийг хүний ​​хувьд "метал №1" болгодог.
Байгальд төмөр нь цэвэр хэлбэрээр ховор тохиолддог бөгөөд ихэнхдээ төмөр-никель солирын нэг хэсэг болдог. Дэлхийн царцдас дахь төмрийн тархалт 4.65% (O, Si, Al-ийн дараа 4-р байр). Мөн дэлхийн цөмийг төмөр бүрдүүлдэг гэж үздэг.

нэрний гарал үүсэл

"Төмөр" гэсэн славян үгийн гарал үүслийн хэд хэдэн хувилбар байдаг (Беларусийн zhalez, Украины zalіzo, Хуучин Слав zhelѣzo, Болгарын zhelyazo, Сербо-Чорвийн zhelyazo, Польш żelazo, Чехийн Железо, Словенийн železo).
Этимологийн нэг нь Праславыг холбодог. *želězo нь төмөр, зэс гэсэн утгатай грек үгтэй χαλκός, өөр хувилбараар *želězo нь *žely "яст мэлхий" ба *glazъ "хад" гэсэн нийтлэг семе "чулуу" гэсэн үгтэй холбоотой юм. Гурав дахь хувилбар нь үл мэдэгдэх хэлнээс эртний зээлж авахыг санал болгож байна.
Роман хэлүүд (Итали ферро, Франц хэл, Испани хиерро, Порт ферро, Рум фиер) латаар үргэлжилдэг. төмөр. Латин феррум (Герман хэлүүд төмрийн нэрийг (готик eisarn, англи төмөр, герман Эйзен, голланд ijzer, данийн jern, швед järn) Селтикээс зээлсэн.
Кельтийг дэмжигч үг *isarno- (> OE iarn, OE Bret. hoiarn) Proto-IE-д буцаж очсон байх. *h1esh2r-no- "цуст" семантик хөгжил "цуст"> "улаан"> "төмөр". Өөр нэг таамаглалын дагуу энэ үг pra-i.e. *(H)ish2ro- "хүчтэй, ариун, ер бусын хүчийг эзэмшдэг."
Эртний Грекийн σίδηρος гэдэг үгийг славян, герман, балтийн хэлний мөнгө гэсэн үгтэй ижил эх сурвалжаас авсан байж магадгүй юм.
Байгалийн төмрийн карбонатын (сидерит) нэр нь латаас гаралтай. sidereus - одтой; үнэхээр хүмүүсийн гарт орсон анхны төмөр бол солирын гаралтай байсан. Магадгүй энэ давхцал санамсаргүй биш байх. Тэр дундаа эртний Грекийн sideros (σίδηρος) төмөр, "од" гэсэн утгатай латин sidus гэсэн үг нь нийтлэг гарал үүсэлтэй байх магадлалтай.

Баримт

Аж үйлдвэрт төмрийг төмрийн хүдрээс, гол төлөв гематит (Fe 2 O 3), магнетит (FeO · Fe 2 O 3) зэргээс авдаг.
Орших янз бүрийн арга замуудхүдрээс төмрийн олборлолт. Хамгийн түгээмэл нь домэйн процесс юм.
Үйлдвэрлэлийн эхний үе шат нь 2000 ° C-ийн температурт тэсэлгээний зууханд төмрийг нүүрстөрөгчөөр бууруулах явдал юм. Домен зууханд кокс хэлбэрээр нүүрстөрөгч, агломер эсвэл үрэл хэлбэрээр төмрийн хүдэр, флюс (жишээлбэл, шохойн чулуу) нь дээрээс тэжээгддэг бөгөөд доороос нь тарьсан халуун агаарын урсгалаар хангадаг.
Зууханд кокс хэлбэрийн нүүрстөрөгч нь нүүрстөрөгчийн дутуу исэл болж исэлддэг. Энэ исэл нь хүчилтөрөгч байхгүй үед шаталтын явцад үүсдэг. Хариуд нь нүүрстөрөгчийн дутуу исэл нь хүдрээс төмрийг гаргаж авдаг. Энэ урвалыг хурдан явуулахын тулд халсан нүүрстөрөгчийн дутуу ислийг төмрийн (III) ислээр дамжуулдаг. Олборлож буй хүдэр дэх хүсээгүй хольцыг (ялангуяа силикат, жишээлбэл кварц) зайлуулахын тулд флюс нэмнэ. Ердийн урсгал нь шохойн чулуу (кальцийн карбонат) ба доломит (магнийн карбонат) агуулдаг. Бусад хольцыг арилгахын тулд бусад урсгалыг ашигладаг.
Урсгалын үйлдэл (д Энэ тохиолдолдкальцийн карбонат) нь халах үед түүний исэлд задардагт оршино. Кальцийн исэл нь цахиурын давхар исэлтэй нийлж, шаар - кальцийн метасиликат үүсгэдэг. Шаар нь цахиурын давхар ислээс ялгаатай нь зууханд хайлуулдаг. Төмрөөс хөнгөн, шаар нь гадаргуу дээр хөвдөг - энэ шинж чанар нь металаас шаарыг салгах боломжийг олгодог. Дараа нь шаарыг барилгын болон хөдөө аж ахуй. Домен зууханд гаргаж авсан хайлмал төмөр нь маш их хэмжээний нүүрстөрөгч (цутгамал) агуулдаг. Ийм тохиолдлоос бусад тохиолдолд цутгамал төмрийг шууд хэрэглэх үед энэ нь цаашдын боловсруулалт шаарддаг.
Илүүдэл нүүрстөрөгч болон бусад хольцыг (хүхэр, фосфор) цутгамал төмрөөс ил зууханд эсвэл хувиргагчид исэлдүүлэх замаар зайлуулдаг. Цахилгаан зууххайлштай ган хайлуулахад мөн ашигладаг.
Домен зуухны процессоос гадна төмрийг шууд үйлдвэрлэх үйл явц түгээмэл байдаг. Энэ тохиолдолд урьдчилан буталсан хүдрийг тусгай шавартай хольж үрэл үүсгэдэг. Үрлэн шарж, устөрөгч агуулсан халуун метан хувиргах бүтээгдэхүүнээр босоо амны зууханд боловсруулдаг. Устөрөгч нь нүүрсэнд байдаг нийтлэг хольц болох хүхэр, фосфор зэрэг хольцоор төмрийг бохирдуулахгүйгээр төмрийг амархан бууруулдаг. Төмрийг -аас авдаг хатуу хэлбэр, цаашлаад цахилгаан зууханд хайлуулж .
Химийн цэвэр төмрийг түүний давсны уусмалын электролизээр олж авдаг.

Төмөр нь цэвэр хэлбэрээрээ уян хатан металл юм саарал өнгө, амархан боловсруулдаг. Гэсэн хэдий ч хүмүүсийн хувьд Fe элемент нь металл хайлш - ган, цутгамал төмөр үүсэх боломжийг олгодог нүүрстөрөгч болон бусад хольцтой хослуулан илүү практик байдаг. 95% - энэ нь манай гараг дээр үйлдвэрлэсэн бүх металлын бүтээгдэхүүний дийлэнх нь төмрийг гол элемент болгон агуулдаг.

Төмөр: түүх

Эрдэмтэд хүний ​​хийсэн анхны төмрийн бүтээгдэхүүнийг МЭӨ 4-р мянганы үетэй холбодог. 5-30% никелийн агууламжтай солирын төмрийг үйлдвэрлэхэд ашигладаг болохыг судалгаагаар тогтоосон. Сонирхолтой нь, хүн төрөлхтөн Fe-г хайлуулах замаар гарган авахыг эзэмших хүртэл төмрийг алтнаас илүү үнэлдэг байв. Үүнийг зэс, хүрэлээс илүү бат бөх, найдвартай ган нь багаж хэрэгсэл, зэвсэг үйлдвэрлэхэд илүү тохиромжтой байсантай холбон тайлбарлав.

Эртний Ромчууд анхны цутгамал төмрийг хэрхэн яаж хийхийг сурсан: тэдний зуух нь хүдрийн температурыг 1400 хэм хүртэл өсгөж чаддаг байсан бол цутгамал төмрийн хувьд 1100-1200 хэм хангалттай байсан. Дараа нь тэд мөн хайлах цэг болох цэвэр ган авчээ. Энэ нь та бүхний мэдэж байгаагаар Цельсийн 1535 хэм юм.

Fe-ийн химийн шинж чанар

Төмөр юутай харьцдаг вэ? Төмөр нь хүчилтөрөгчтэй харилцан үйлчлэлцдэг бөгөөд энэ нь исэл үүсэх дагалддаг; хүчилтөрөгч байгаа тохиолдолд усаар; хүхрийн болон давсны хүчилтэй:

• 3Fe + 2O 2 \u003d Fe 3 O 4
• 4Fe + 3O 2 + 6H 2 O \u003d 4Fe (OH) 3
• Fe + H 2 SO 4 \u003d FeSO 4 + H 2
• Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2

Мөн төмрийн шүлтүүд нь хүчтэй исэлдүүлэгч бодисын хайлмал үед л урвалд ордог. Төмөр нь ердийн температурт исэлдүүлэгч бодисуудтай урвалд ордоггүй, харин түүнийг өсгөхөд үргэлж урвалд орж эхэлдэг.

Барилгад төмрийн хэрэглээ

Өнөөдөр барилгын салбарт төмрийн хэрэглээг хэт үнэлэх боломжгүй, учир нь метал хийц нь орчин үеийн аливаа бүтцийн үндэс суурь болдог. Энэ хэсэгт Fe нь ердийн ган, цутгамал төмөр, төмрийн найрлагад ашиглагддаг. Энэ элемент нь чухал бүтцээс эхлээд хаа сайгүй байдаг зангуу боолтболон хадаас.

босгох барилгын бүтэцгангаас хамаагүй хямд, үүнээс гадна барилгын ажлын өндөр хурдны талаар энд ярьж болно. Энэ нь барилгын ажилд төмрийн хэрэглээг эрс нэмэгдүүлдэг бол салбар өөрөө Fe-д суурилсан шинэ, илүү үр ашигтай, найдвартай хайлш ашиглахыг эзэмшдэг.

Аж үйлдвэрт төмрийн хэрэглээ

Төмөр ба түүний хайлш - цутгамал төмөр, ган ашиглах нь орчин үеийн машин, машин хэрэгсэл, нисэх онгоц, багаж хэрэгсэл, бусад тоног төхөөрөмж үйлдвэрлэх үндэс суурь юм. Цианид ба Fe оксидын ачаар будаг, лак үйлдвэрлэлийн үйл ажиллагаа, төмрийн сульфатыг ус цэвэршүүлэхэд ашигладаг. Хүнд үйлдвэрийг Fe + C дээр суурилсан хайлш ашиглахгүйгээр төсөөлөхийн аргагүй юм. Нэг үгээр бол төмөр бол зайлшгүй шаардлагатай, гэхдээ боломжийн бөгөөд харьцангуй юм хямд металл, хайлшийн найрлагад бараг хязгааргүй хүрээтэй байдаг.

Анагаах ухаанд төмрийн хэрэглээ

Насанд хүрсэн хүн бүр 4 грамм төмөр агуулдаг гэдгийг мэддэг. Энэ элемент нь бие махбодийн үйл ажиллагаанд, ялангуяа эрүүл мэндэд маш чухал юм. цусны эргэлтийн систем(эритроцит дахь гемоглобин). Олон бий эмтөмрийн дутлын цус багадалт үүсэхээс зайлсхийхийн тулд Fe-ийн агууламжийг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог төмрийн үндсэн дээр.

Эрт дээр үед төмрийн технологи

Хүдрээс төмөр авахын тулд эхлээд цэцэглэх хэрэгтэй. Үүний тулд исэлдсэн төмрийн хүдрийг анх ашигласан бөгөөд энэ нь ихэвчлэн гадаргуугийн ойролцоо тохиолддог. Түүний шинж чанарыг олж илрүүлсний дараа эрчимтэй хөгжүүлсний үр дүнд ийм ордууд хурдан шавхагдсан.

Намгийн хүдэр илүү өргөн тархсан. Тэд намагжих явцад төмрийн хүдэр усан сангийн ёроолд суурьших үед Субатлантикийн үед үүссэн. Дундад зууны туршид хар металлурги нь намгийн хүдрийг ашигладаг байв. Тэдэнд бүр татвар төлсөн. Хүдрээс харьцангуй их хэмжээний төмрийг үйлдвэрлэх нь бяслагны үйлдвэрийг зохион бүтээсний дараа боломжтой болсон. Энэ нэр нь тэсэлгээний зууханд халсан агаараар тэсэлгээ зохион бүтээсний дараа гарч ирсэн. Эрт дээр үед металлургичид түүхий (хүйтэн) агаарыг зууханд хооллодог байв. 900 o-ийн температурт ашиглах нүүрстөрөгчийн давхар исэл, төмрийн исэлээс хүчилтөрөгчийг зайлуулж, төмрийг хүдрээс нь багасгаж, зуурмаг эсвэл шаараар шингээсэн хэлбэргүй сүвэрхэг хэсэг - крица гаргаж авдаг. Энэ процессыг хэрэгжүүлэхийн тулд нүүрстөрөгчийн давхар ислийн эх үүсвэр болох нүүрс шаардлагатай байв. Үүний дараа криц нь шаарыг арилгахын тулд хуурамчаар үйлдсэн. Заримдаа төмрийг хайлуулах гэж нэрлэдэг түүхий үлээх арга нь эдийн засгийн хувьд ашиггүй боловч удаан хугацааны туршид хар металл үйлдвэрлэх цорын ганц, өөрчлөгдөөгүй арга хэвээр байв.

Эхлээд төмрийг дээрээс нь хаасан ердийн нүхэнд хайлуулж, дараа нь тэд шавар зуух барьж эхлэв. Буталсан хүдэр, нүүрсийг зуухны ажлын орон зайд давхаргаар нь ачиж, энэ бүгдийг шатааж, тусгай (арьс) хөөрөг бүхий хушууны нүхээр агаарыг шахаж байв. Чулуулаг нь шаард 1300-1400 хэмийн температурт суурьшиж, 0.3-1.2% агуулсан ган төмрийг олж авдаг. нүүрстөрөгч. Хөргөх тусам энэ нь маш хатуу болдог. Цутгамал төмрийг авахын тулд 1.5-5% нүүрстөрөгчийн агууламжтай хайлдаг төмөр - танд илүү их хэрэгтэй нарийн төвөгтэй бүтэцтом ажлын зайтай төмөр . Үүний зэрэгцээ төмрийн хайлах температур бага болж, шаартай хамт галын голомтоос хэсэгчлэн урссан. Хөргөхөөр нь хэврэг болж, эхэндээ хаядаг байсан ч дараа нь хэрэглэж сурсан. Цутгамал төмрөөс уян хатан төмрийг авахын тулд нүүрстөрөгчийг түүнээс зайлуулах шаардлагатай.

Төмрийн хайлшийг бий болгох технологи

Хүдрээс төмөр авах анхны төхөөрөмж нь нэг удаагийн бяслагны тэсэлгээний зуух байв. Маш олон тооны дутагдалтай байсан тул удаан хугацааны туршид энэ нь хүдрээс металл авах цорын ганц арга зам байв.

Эртний хүмүүс урт удаан хугацаанд баян чинээлэг, аз жаргалтай амьдарч байсан - чулуун сүхийг хаш чулуугаар хийж, малахитыг шатааж, зэс олж авдаг байсан ч бүх сайн сайхан зүйл дуусах хандлагатай байдаг. Газар дундын тэнгисийн эртний соёл иргэншлийн сүйрлийн нэг шалтгаан нь ашигт малтмалын нөөц шавхагдсан явдал байв. Алт эрдэнэсийн санд биш, харин гэдэс дотор, цагаан тугалга нь цагаан тугалга арлууд хүртэл дуусчээ. Хэдийгээр Синай, Кипрээс зэс олборлосоор байгаа ч одоо ашиглаж байгаа ордуудыг Ромчууд ашиглах боломжгүй байсан. Үүний зэрэгцээ түүхий эд боловсруулахад тохиромжтой хүдэр ч дуусчээ. Зүгээр л хэт их хар тугалга байсан.

Гэвч эзэнгүй болсон Европт суурьшсан зэрлэг овог аймгууд өмнөх үеийнхнээсээ болж гэдэс нь шавхагдаж байсныг мэдээгүй удлаа. Металлын үйлдвэрлэлийн хэмжээ асар их буурсныг харгалзан Ромчуудын үл тоомсорлож байсан нөөц нь удаан хугацаанд хангалттай байсан. Хожим нь металлурги нь юуны түрүүнд Герман, Чех улсад сэргэж эхэлсэн, өөрөөр хэлбэл Ромчууд тэргэнцэр, тэргэнцэрт хүрдэггүй байв.

хөгжлийн өндөр түвшин хар металлургийнЕвропт shtukofen гэж нэрлэгддэг байнгын өндөр зуухнууд байсан. Энэ бол үнэхээр өндөр зуух байсан - зүтгүүрийг сайжруулах дөрвөн метр хоолойтой. Гизмо хөөрөгийг хэд хэдэн хүн, заримдаа усны хөдөлгүүрээр шахдаг байв. Штукофэнд дэгдээхэйг өдөрт нэг удаа гаргаж авдаг хаалганууд байсан.

Штукофенийг МЭӨ 1-р мянганы эхээр Энэтхэгт зохион бүтээжээ. Манай эриний эхэн үед тэд Хятадад ирж, 7-р зуунд "араб" тоонуудын хамт Арабчууд энэ технологийг Энэтхэгээс зээлж авчээ. 13-р зууны төгсгөлд шукофен Герман, Чех улсад (мөн үүнээс өмнө тэд Испанийн өмнөд хэсэгт байсан) гарч эхэлсэн бөгөөд дараагийн зуунд Европ даяар тархсан.

Шукофений гүйцэтгэл нь бяслагны тэсэлгээний зуухтай харьцуулшгүй өндөр байсан - өдөрт 250 кг төмөр үйлдвэрлэдэг байсан бөгөөд хайлах температур нь төмрийн нэг хэсгийг цутгамал байдалд хүргэхэд хангалттай байв. төмөр. Гэсэн хэдий ч зуухыг зогсооход стукк цутгамал төмрийн ёроолд хатуурч, шаартай холилдож, дараа нь тэд металлыг шаарнаас хэрхэн яаж цэвэрлэхийг зөвхөн хуурамчаар үйлдэх замаар мэддэг байсан боловч цутгамал төмөр үүнд автсангүй. Үүнийг хаях хэрэгтэй байсан.

Гэсэн хэдий ч заримдаа тэд стукко цутгамал төмрийг ашиглахыг оролддог байв. Тухайлбал, эртний индианчууд бохир төмрөөр авс, 19-р зууны эхэн үед туркууд их бууны сум цутгаж байжээ. Авсыг хэрхэн шүүж үзэхэд хэцүү байдаг, гэхдээ цөмийг үүнээс гаргаж авсан - тиймээс.

Европт 16-р зууны сүүлчээр их бууны бөмбөгийг төмөр шаараас цутгаж байжээ. Замуудыг цутгамал чулуун блокоор хийсэн. Нижний Тагил хотод цутгамал шаар блокоор хийсэн суурьтай барилгууд хадгалагдан үлджээ.

Металлургичид хайлах цэг ба бүтээгдэхүүний гарц хоёрын хоорондын хамаарлыг эртнээс анзаарсан - энэ нь өндөр байх тусам хүдэрт агуулагдах төмрийн ихэнх хэсгийг олж авах боломжтой байв. Тиймээс тэд эрт орой хэзээ нэгэн цагт агаарыг урьдчилан халааж, хоолойн өндрийг нэмэгдүүлэх замаар штукофенийг хүчээр шахах санааг гаргаж ирэв. 15-р зууны дунд үед Европт шинэ төрлийн зуух гарч ирэв - blauofen нь ган үйлдвэрлэгчдэд тэр даруй таагүй гэнэтийн бэлэг барьсан.

Илүү дулаанхайлуулах нь хүдрээс төмрийн гарцыг ихээхэн нэмэгдүүлж байсан ч цутгамал төмрийн төлөвт нүүрстөрөгчжүүлсэн төмрийн эзлэх хувийг нэмэгдүүлсэн. Одоо энэ нь shtukofen шиг 10% байхаа больсон боловч гарцын 30% нь ямар ч бизнест тохиромжгүй цутгамал төмөр - "гахайн төмөр" байв. Үүний үр дүнд олз нь ихэвчлэн шинэчлэлийг төлдөггүй байв.

Стукко төмөр шиг Blauofen цутгамал төмрийг зуухны ёроолд хатууруулж, шаартай холино. Тэр арай илүү гарч ирсэн, учир нь өөрөө том байсан тул шаарны харьцангуй агууламж бага гарч ирсэн боловч цутгахад ашиггүй хэвээр байв. Блауофенээс гаргаж авсан цутгамал төмрийг аль хэдийн нэлээд хүчтэй болсон боловч маш олон төрлийн бус хэвээр байсан - үүнээс зөвхөн энгийн, барзгар зүйл гарч ирэв - лантуу, дөш. Их бууны бөмбөг аль хэдийн сайн гарч байсан.

Нэмж дурдахад, хэрэв зөвхөн түүхий тэсэлгээний зууханд төмрийг гаргаж авах боломжтой байсан бөгөөд дараа нь нүүрстөрөгчжүүлсэн, дараа нь штукофен, блауофенд цэцэглэлтийн гаднах давхарга нь гангаар хийгдсэн байв. Блауфен крицэд төмрөөс ч илүү ган байсан. Нэг талаараа сайхан санагдаж байсан ч одоо ган, төмрийг салгах нь маш хэцүү болсон. Нүүрстөрөгчийн агууламжийг хянахад хэцүү болсон. Зөвхөн урт хуурамчаар үйлдэх нь түүний тархалтын жигд байдалд хүрч чадна.

Нэгэн цагт эдгээр бэрхшээлтэй тулгарсан индианчууд цаашаа ч хөдөлсөнгүй, харин технологийн нарийн дэвшилд оролцож, дамаск ган авахаар иржээ. Гэхдээ тэр үед индианчууд бүтээгдэхүүний тоо хэмжээг биш, чанарыг нь сонирхдог байв. Цутгамал төмрийг туршиж үзсэн европчууд төмрийн металлургийг чанарын шинэ түвшинд хүргэсэн хувиргах процессыг удалгүй олж мэдэв.

Металлургийн хөгжлийн дараагийн үе шат бол тэсэлгээний зуухны дүр төрх байв. Хэмжээг нэмэгдүүлэх, агаарыг урьдчилан халаах, механик тэсэлгээ хийх замаар ийм зууханд хүдрээс гарсан бүх төмрийг ширэм болгон хайлуулж, үе үе гадуур гаргадаг байв. Үйлдвэрлэл тасралтгүй болсон - зуух нь өдрийн цагаар ажиллаж, хөргөсөнгүй. Өдрийн турш тэр нэг хагас тонн ширэм гаргаж өгсөн. Цутгамал төмрийг зууханд төмрөөр нэрэх нь жигнэмэгээс гаргахаас хамаагүй хялбар байсан, гэхдээ хуурамчаар үйлдэх шаардлагатай хэвээр байсан боловч одоо шаарыг төмрөөс биш, харин төмрөөс нь аль хэдийн цохисон байв.

Домен зуухыг анх Европт XV-XVI зууны төгсгөлд ашиглаж эхэлсэн. Ойрхи Дорнод, Энэтхэгт энэ технологи зөвхөн 19-р зуунд гарч ирсэн (ихэвчлэн Ойрхи Дорнод дахь усны хомсдолын улмаас усны хөдөлгүүр ашиглагдаагүй байсан). Европт тэсэлгээний зуух байгаа нь 16-р зуунд металлын чанараар биш юм аа гэхэд босоо амны хувьд Туркийг гүйцэх боломжийг олгосон. Энэ нь тэмцлийн үр дүнд, ялангуяа их бууг цутгамал төмрөөр цутгаж болох нь тодорхой болсон үед эргэлзээгүй нөлөөлсөн.

FROM XVII эхэн үезуунд Швед Европын төмөрлөг болж, Европ дахь төмрийн тэн хагасыг үйлдвэрлэдэг. 18-р зууны дунд үеэс түүний энэ талаархи үүрэг нь өөр нэг шинэ бүтээл болох нүүрсийг металлургийн үйлдвэрлэлд ашиглахтай холбоотойгоор хурдацтай буурч эхлэв.

Юуны өмнө, 18-р зууныг хүртэл нүүрсийг металлургийн салбарт бараг ашигладаггүй байсан нь бүтээгдэхүүний чанарт хортой хольц, ялангуяа хүхрийн агууламж ихтэй байсан тул үүнийг хэлэх ёстой. 17-р зуунаас хойш Англид нүүрсийг цутгамал төмрийг нунтаглах зууханд ашиглаж эхэлсэн боловч энэ нь нүүрсийг бага зэрэг хэмнэх боломжийг олгосон - түлшний ихэнх хэсгийг хайлуулахад зарцуулсан бөгөөд энэ нь боломжгүй юм. нүүрс ба хүдэр хоорондын холбоог оруулахгүй байх.

Тэр үеийн төмөрлөгийн олон мэргэжлүүдийн дотроос хамгийн хэцүү нь шалбаагны мэргэжил байсан болов уу. Бараг 19-р зууны турш төмрийг олж авах гол арга бол шалбааг байв. Энэ бол маш хэцүү, хөдөлмөр их шаарддаг үйл явц байсан. Түүний удирдлаган дор ажил ингэж өрнөв: Гахайн ембүү галт зуухны голомт руу ачигдав; тэд хайлсан. Металлаас нүүрстөрөгч болон бусад хольцууд шатах тусам металлын хайлах цэг нэмэгдэж, нэлээн цэвэр төмрийн талстууд шингэн хайлмалаас "хөлдөж" эхлэв. Зуухны ёроолд наалдамхай зуурмагийн бөөгнөрөл цуглуулсан. Шалбагчдын ажилчид төмрөөр гулгах ажлыг эхлүүлсэн. Бөөн төмрийг ломоор хутган хутганы эргэн тойронд бөөгнөрөл буюу крица төмөр цуглуулахыг оролдов. Ийм бөөгнөрөл нь 50-80 кг ба түүнээс дээш жинтэй байв. Крицыг зуухнаас гаргаж аваад, шаарны тоосонцорыг зайлуулж, металлыг нягтруулахын тулд хуурамчаар үйлдэхийн тулд алхны дор нэн даруй тэжээв.

Тэд 1735 онд Англид коксжих замаар хүхрийг устгаж сурсан бөгөөд үүний дараа их хэмжээний нүүрсний нөөцийг төмрийн хайлуулахад ашиглах боломжтой болсон. Гэхдээ Англиас гадна энэ технологи зөвхөн XIX зуунд тархсан.

Тэр үед металлургийн түлшний хэрэглээ асар их байсан - тэсэлгээний зуух цагт нэг тэргэнцэр нүүрс иддэг байв. Нүүрс бол стратегийн нөөц болсон. Шведүүд болон түүнд харьяалагддаг Финляндад модны элбэг дэлбэг байдал нь Шведүүдэд ийм хэмжээний үйлдвэрлэлээ өргөжүүлэх боломжийг олгосон юм. Ой мод багатай (тэр ч байтугай флотын хэрэгцээнд зориулж нөөцөлсөн) Британичууд нүүрсийг хэрхэн ашиглах талаар сурах хүртлээ Шведэд төмөр худалдаж авахаас өөр аргагүй болжээ.

Төмөр хайлуулах цахилгаан ба индукцийн арга

Янз бүрийн гангийн найрлага нь хайлуулах ажлыг маш хэцүү болгодог. Үнэн хэрэгтээ ил задгай зуух, хөрвүүлэгчийн хувьд агаар мандал исэлддэг бөгөөд хром зэрэг элементүүд амархан исэлдэж, шаар болж хувирдаг. алдсан байна. Энэ нь 18% хромын агууламжтай ган авахын тулд нэг тонн ган тутамд 180 кг-аас хамаагүй илүү хромыг зууханд оруулах ёстой гэсэн үг юм. Chrome бол үнэтэй металл юм. Энэ байдлаас гарах арга замыг хэрхэн олох вэ?

Үүнээс гарах гарцыг 20-р зууны эхээр олжээ. Металл хайлуулахын тулд цахилгаан нумын дулааныг ашиглахыг санал болгосон. Зууханд дугуй хэсэгхаягдал төмрийг ачиж, цутгамал төмрийг цутгаж, нүүрстөрөгч эсвэл бал чулууны электродыг буулгав. Тэдний хооронд зууханд байгаа металл ("банн") гарч ирэв цахилгаан нумойролцоогоор 4000 ° C температуртай. Металл амархан, хурдан хайлдаг. Ийм хаалттай цахилгаан зууханд та ямар ч уур амьсгалыг бий болгож чадна - исэлдүүлэх, багасгах эсвэл бүрэн төвийг сахисан. Өөрөөр хэлбэл, үнэ цэнэтэй зүйлсийг шатаахаас сэргийлж чадна. Чанартай гангийн металлургийг ингэж бий болгосон.

Хожим нь цахилгаан хайлуулах өөр нэг аргыг санал болгосон - индукц. Физикээс харахад өндөр давтамжийн гүйдэл дамждаг ороомогт металл дамжуулагч байрлуулсан бол гүйдэл үүсэж, дамжуулагч халдаг. Энэ дулаан нь тодорхой хугацаанд метал хайлуулахад хангалттай. Индукцийн зуух нь доторлогоонд суулгагдсан спираль бүхий тигельээс бүрдэнэ. Өндөр давтамжийн гүйдэл нь спираль дамжин өнгөрч, тигель дэх метал хайлдаг. Ийм зууханд та ямар ч уур амьсгалыг бий болгож чадна.

Цахилгаан нуман зууханд хайлах үйл явц нь ихэвчлэн хэд хэдэн үе шаттайгаар явагддаг. Нэгдүгээрт, шаардлагагүй хольцыг металаас шатааж, исэлдүүлдэг (исэлдэлтийн хугацаа). Дараа нь эдгээр элементүүдийн исэл агуулсан шаарыг зуухнаас гаргаж аваад (татаж) ферро хайлшийг ачдаг - метал руу оруулах шаардлагатай элементүүдтэй төмрийн хайлш. Зуухыг хааж, хайлалтыг агаар нэвтрэхгүйгээр үргэлжлүүлнэ (нөхөн сэргээх хугацаа). Үүний үр дүнд ган нь өгөгдсөн хэмжээгээр шаардлагатай элементүүдээр ханасан байна. Бэлэн металлыг шанага руу гаргаж, цутгаж байна.

Төмрийн үйлдвэрлэл дэх химийн урвал

AT орчин үеийн үйлдвэрлэлтөмрийг төмрийн хүдрээс, гол төлөв гематит (Fe 2 O 3), магнетит (Fe 3 O 4) зэргээс авдаг.

Хүдрээс төмрийг гаргаж авах янз бүрийн арга байдаг. Хамгийн түгээмэл нь домэйн процесс юм.

Үйлдвэрлэлийн эхний үе шат нь 2000 ° C-ийн температурт тэсэлгээний зууханд төмрийг нүүрстөрөгчөөр бууруулах явдал юм. Домен зууханд кокс хэлбэрээр нүүрстөрөгч, агломер эсвэл үрэл хэлбэрээр төмрийн хүдэр, флюс (жишээлбэл, шохойн чулуу) нь дээрээс тэжээгддэг бөгөөд доороос нь тарьсан халуун агаарын урсгалаар хангадаг.

Зууханд коксын нүүрстөрөгч нь агаар мандлын хүчилтөрөгчөөр нүүрстөрөгчийн дутуу исэл (нүүрстөрөгчийн дутуу исэл) болж исэлддэг.

2C + O 2 → 2CO.

Нүүрстөрөгчийн дутуу исэл нь эргээд хүдрээс төмрийг гаргаж авдаг.

3CO + Fe 2 O 3 → 2Fe + 3CO 2.

Хүдрээс хүсээгүй хольц, гол төлөв кварц (цахиурын давхар исэл) зэрэг силикатуудыг гаргаж авахын тулд флюс нэмнэ. Ердийн урсгал нь шохойн чулуу (кальцийн карбонат) ба доломит (магнийн карбонат) агуулдаг. Бусад урсгалыг бусад хольцын эсрэг хэрэглэдэг.

Урсгалын үйлдэл: дулааны нөлөөн дор кальцийн карбонат нь кальцийн исэл (түргэн шохой) болж задардаг.

CaCO 3 → CaO + CO 2.

Кальцийн исэл нь цахиурын давхар исэлтэй нийлж шаар үүсгэдэг.

CaO + SiO 2 → CaSiO 3.

Шаар нь цахиурын давхар ислээс ялгаатай нь зууханд хайлуулдаг. Төмөрөөс хөнгөн, шаар нь гадаргуу дээр хөвж, металаас тусад нь ус зайлуулах боломжтой. Дараа нь шаарыг барилга, хөдөө аж ахуйд ашигладаг. Домен зууханд гаргаж авсан хайлмал төмөр нь маш их хэмжээний нүүрстөрөгч (цутгамал) агуулдаг. Цутгамал төмрийг шууд ашиглахаас бусад тохиолдолд нэмэлт боловсруулалт хийх шаардлагатай.

Илүүдэл нүүрстөрөгч болон бусад хольцыг (хүхэр, фосфор) цутгамал төмрөөс ил зууханд эсвэл хувиргагчид исэлдүүлэх замаар зайлуулдаг. Цахилгаан зуухыг хайлштай ган хайлуулахад бас ашигладаг.

Домен зуухны процессоос гадна төмрийг шууд үйлдвэрлэх үйл явц түгээмэл байдаг. Энэ тохиолдолд урьдчилан буталсан хүдрийг тусгай шавартай хольж үрэл үүсгэдэг. Үрлэн шарж, устөрөгч агуулсан халуун метан хувиргах бүтээгдэхүүнээр босоо амны зууханд боловсруулдаг. Устөрөгч нь төмрийг амархан бууруулдаг бол төмрийг хүхэр, фосфор гэх мэт хольцоор бохирдуулдаггүй - нүүрсэнд нийтлэг байдаг. Төмрийг хатуу хэлбэрээр гаргаж аваад дараа нь цахилгаан зууханд хайлуулдаг.

Химийн цэвэр төмрийг түүний давсны уусмалын электролизээр олж авдаг.