Sắt
Sắt

Sắt

Sắt là tên một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu Fe và số hiệu nguyên tử bằng 26, phân nhóm VIIIB chu kỳ 4. Sắt là nguyên tố có nhiều trên Trái Đất, cấu thành lớp vỏ ngoài và trong của lõi Trái Đất. Sắt và niken được biết là 2 nguyên tố cuối cùng có thể tạo thành qua tổng hợp ở nhân sao (hình thành qua phản ứng hạt nhân ở tâm các vì sao) mà không cần phải qua một vụ nổ siêu tân tinh hay các biến động lớn khác. Do đó sắt và niken khá dồi dào trong các thiên thạch kim loại và các hành tinh lõi đá (như Trái Đất, Sao Hỏa).Giống như các nguyên tố nhóm 8 khác, rutheniosmi, sắt tồn tại trong một loạt các trạng thái oxy hóa, −2 đến +7, mặc dù +2 và +3 là phổ biến nhất. Sắt ở trạng thái nguyên tố tồn tại trong các thiên thạch và môi trường oxy thấp khác, nhưng phản ứng với oxy và nước. Bề mặt sắt mới tạo ra xuất hiện màu xám bạc bóng láng, nhưng sẽ oxy hóa trong không khí bình thường để tạo ra các oxit sắt ngậm nước, thường được gọi là rỉ sét. Không giống như các kim loại hình thành các lớp oxit thụ động, các oxit sắt chiếm thể tích lớn hơn kim loại và do đó bị bong ra, làm lộ ra các bề mặt sắt mới để ăn mòn tiếp.Sắt kim loại đã được sử dụng từ thời cổ đại, mặc dù hợp kim đồng, có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn, đã được sử dụng thậm chí sớm hơn cả sắt trong lịch sử loài người. Sắt nguyên chất tương đối mềm, nhưng không thể thu được bằng cách nấu chảy vì nó được làm cứng và cường lực đáng kể do các tạp chất, đặc biệt là carbon, từ quá trình nấu chảy. Một tỷ lệ carbon nhất định (từ 0,002% đến 2,1%) tạo ra thép, có thể cứng hơn 1000 lần sơ với sắt nguyên chất. Kim loại sắt thô được sản xuất trong lò cao, nơi quặng sắt được khử bằng than cốc thành gang, có hàm lượng carbon cao. Tinh chế sắt hơn nữa với oxy làm giảm hàm lượng carbon đến tỷ lệ chính xác để tạo ra thép. Thép và hợp kim sắt hình thành với các kim loại khác (thép hợp kim) cho đến nay là những kim loại công nghiệp phổ biến nhất vì chúng có một loạt các tính chất mong muốn và quặng sắt có rất nhiều trong tự nhiên.Các hợp chất hóa học sắt có nhiều công dụng. Ôxít sắt trộn với bột nhôm có thể được đốt cháy để tạo ra phản ứng nhiệt nhôm, được sử dụng trong hàn xì và tinh chế quặng. Sắt tạo thành các hợp chất phân cực với các halogenchalcogen. Trong số các hợp chất organometallic của nó là ferrocene, hợp chất sandwich đầu tiên được phát hiện.Sắt đóng một vai trò quan trọng trong sinh học, tạo thành các phức chất với oxy phân tử trong hemoglobinmyoglobin; hai hợp chất này là các protein xử lý oxy phổ biến ở động vật có xương sống (hemoglobin để vận chuyển oxy và myoglobin để lưu trữ oxy). Sắt cũng là kim loại tại vị trí hoạt động của nhiều enzyme oxi hóa khử quan trọng liên quan đến hô hấp tế bàooxy hóa và khử ở thực vật và động vật. Sắt được phân phối khắp cơ thể con người, và đặc biệt có nhiều trong huyết sắc tố. Tổng hàm lượng sắt trong cơ thể người trưởng thành là khoảng 3,8 gam ở nam và 2,3 gam ở nữ. Sắt là một yếu tố quan trọng trong quá trình chuyển hóa hàng trăm proteinenzyme liên quan đến các chức năng cơ thể khác nhau, như vận chuyển oxy, tổng hợp DNA và tăng trưởng tế bào.[1]

Sắt

Nhiệt dung 25,10 J·mol−1·K−1
Điện trở suất ở 20 °C: 96,1 n Ω·m
Mô đun nén 170 GPa
Nhiệt bay hơi 340 kJ·mol−1
Độ giãn nở nhiệt 11,8 µm·m−1·K−1 (ở 25 °C)
Mô đun Young 211 GPa
Cấu hình electron [Ar] 3d6 4s2
Độ cứng theo thang Brinell 490 MPa
Độ âm điện 1.83 (Thang Pauling)
Bán kính liên kết cộng hóa trị 132±3 (low spin), 152±6 (high spin) pm
Nhiệt độ nóng chảy 1811 K ​(1538 °C, ​2800 °F)
Mật độ 7,874 g·cm−3 (ở 0 °C, 101.325 kPa)
Màu sắc Ánh kim xám nhẹ
Độ dẫn nhiệt 80,4 W·m−1·K−1
Số nguyên tử (Z) 26
mỗi lớp 2, 8, 14, 2
Bán kính cộng hoá trị thực nghiệm: 126 pm
Chu kỳ Chu kỳ 4
Độ cứng theo thang Vickers 608 MPa
Số đăng ký CAS 7439-89-6
Hình dạng Ánh kim xám nhẹ
Mật độ ở thể lỏng ở nhiệt độ nóng chảy: 6,98 g·cm−3
Năng lượng ion hóa Thứ nhất: 762.5 kJ·mol−1
Thứ hai: 1561.9 kJ·mol−1
Thứ ba: 2957 kJ·mol−1
Cấu trúc tinh thể Lập phương tâm khối
Nhóm, phân lớp 8d
Trạng thái vật chất Chất rắn
Nhiệt độ sôi 3134 K ​(2862 °C, ​5182 °F)
isoNAChu kỳ bán rãDMDE (MeV)DP
isoNAChu kỳ bán rãDMDE (MeV)DP
54Fe5.8%>3,1×1022năm2ε capture?54Cr
55FeTổng hợp2,73 nămε capture0.23155Mn
56Fe91.72%56Fe ổn định với 30 neutron
57Fe2.2%57Fe ổn định với 31 neutron
58Fe0.28%58Fe ổn định với 32 neutron
59FeTổng hợp44,503 ngàyβ−1.56559Co
60FeTổng hợp2,6×106 nămβ−3.97860Co
Tính chất từ Sắt từ
Khối lượng nguyên tử chuẩn (±) (Ar) 55,845(2)
Phiên âm US: /aɪ.ərn/; UK: /ˈaɪərn/
Vận tốc âm thanh que mỏng: (điện)
5120 m·s−1 (ở r.t.)
Nhiệt lượng nóng chảy 13,81 kJ·mol−1
Mô đun cắt 82 GPa
Phân loại   kim loại chuyển tiếp
Tên, ký hiệu Sắt, Fe
Hệ số Poisson 0,29
Độ cứng theo thang Mohs 4

Tài liệu tham khảo

WikiPedia: Sắt http://www.gorni.eng.br/e/Gorni_SFHTHandbook.pdf http://books.google.com/?id=-Ll6qjWB-RUC&pg=PA164 http://books.google.com/?id=LgB5dkmPML0C&pg=PA218 http://books.google.com/?id=hoM8VJHTt24C&pg=PA24 http://books.google.com/books?id=0_oi1CLayh8C&pg=P... http://mdmetric.com/tech/hardnessconversion.html http://www.webelements.com/webelements/elements/te... http://adsabs.harvard.edu/abs/2000RvGeo..38..221B http://adsabs.harvard.edu/abs/2004NewAR..48..155M http://www.iom.edu/Object.File/Master/7/294/0.pdf