Alınması. Dəmiri onun ikivalentli duzlarının suda məhlullarının elektrolizindən
və oksidlərinin reduksiyasından almaq olur:
Fe
2
O
3
+ 3H
2
t
2Fe + 3H
2
3Fe
3
O
4
+ 8Al
t
9Fe + 4Al
2
O
3
Sənayedə dəmir (çuqun və polad şəklində), əsasən, dəmir(III) oksidin karbon-
monooksidlə reduksiyasından alınır:
Fe
2
O
3
+ 3CO
t
2Fe + 3CO
2
Fiziki xassələri. Dəmir – parlaq, gümüşü-ağ rəngli, plastik metaldır. İstiliyi və
elektrik cərəyanını yaxşı keçirir. O, ağır (
= 7,87 q/sm
3
) və çətinəriyən (t
ər
= 1539°C)
metallara aiddir. Dəmir asan maqnitlənir.
Kimyəvi xassələri. Dəmir orta aktivliyə malik metaldır. O, bəsit və mürəkkəb
maddələrlə qarşılıqlı təsirdə olur:
(a)
oksigen və digər qeyri-metallarla
3Fe + 2O
2
t
Fe
3
O
4
2Fe + 3Cl
2
t
2FeCl
3
Fe + S
t
FeS
dəmir yanığı
(dəmir yanığında FeO·Fe
2
O
3
dəmir müvafiq olaraq +2 və +3 oksidləşmə dərəcə-
sindədir).
(b)
rütubətli hava və yüksək temperaturda su buxarı ilə
4Fe
+ 6H
2
O
+ 3O
2
rütubətli hava
4Fe OH
3
3Fe + 4H
2
O
(buxar)
t
Fe
3
O
4
+ 4H
2
Dəmirin
hematit
(a)
və
siderit
(b)
mineralları
(b)
(a)
42
(c)
özündən az aktiv olan metalların duzlarının məhlulları ilə
Fe + CuSO
4
FeSO
4
+ Cu
(d)
xlorid və durulaşdırılmış sulfat turşusu ilə
Fe + 2HCl
FeCl
2
+ H
2
Fe + H
2
SO
4
(duru)
FeSO
4
+ H
2
Qatı sulfat və nitrat turşuları ilə dəmir adi şəraitdə passivləşir və reaksiyaya girmir.
Qızdırıldıqda isə aşağıdakı tənliklər üzrə qarşılıqlı təsirdə olur:
2Fe + 6H
2
SO
4
(qatı)
t
Fe
2
(SO
4
)
3
+ 3SO
2
+ 6H
2
O
Fe + 4HNO
3
(qatı)
t
Fe(NO
3
)
3
+ NO
+ 2H
2
O
Təyini. Məhlulda Fe
3+
ionunun təyini qələvilərin təsirindən dəmir(III) hidrok-
sidin qırmızı-qonur rəngli çöküntüsünün əmələ gəlməsinə, rodanidlərin, məsələn,
kalium-rodanidin təsirindən məhlulun qan-qırmızı rəngə boyanmasına əsaslanır:
FeCl
3
+ 3NaOH
Fe(OH)
3
+ 3NaCl
qırmızı-qonur rəngli
FeCl
3
+ 3KSCN
Fe(SCN)
3
+ 3KCl
qan-qırmızı rəngli məhlul
Məhlulda Fe
2+
ionunun təyini isə qələvilərin təsirindən tədricən qonurlaşan də-
mir(II) hidroksidin yaşılımtıl çöküntüsünün əmələ gəlməsinə əsaslanır:
FeCl
2
+ 2KOH
Fe(OH)
2
+ 2KCl
Dəmirin oksid və hidroksidləri
Dəmir oksidləri – FeO, Fe
3
O
4
və Fe
2
O
3
suda həll olmayan, turşuda həllolan bərk
maddələrdir. FeO əsasi, Fe
2
O
3
isə zəif amfoter xassəyə malikdir. Fe
3
O
4
(FeO·Fe
2
O
3
)
– qarışıq oksiddir:
Fe
3
O
4
+ 8HCl
FeCl
2
+ 2FeCl
3
+ 4H
2
O
Dəmir(II) oksid dəmir(III) oksidin reduksiyasından, dəmir(III) oksid isə dəmir(III)
hidroksidin termiki parçalanmasından, sənayedə isə piritin yandırılmasından alınır:
Fe
2
O
3
+ CO
t
2FeO + CO
2
2Fe(OH)
3
t
Fe
2
O
3
+ 3H
2
O
4FeS
2
+ 11O
2
t
2Fe
2
O
3
+ 8SO
2
Amfoter xassəli oksid kimi Fe
2
O
3
həm turşularla, həm də qələvilərlə qarşılıqlı
təsirdə olur:
Fe
2
O
3
+ 6HCl
2FeCl
3
+3H
2
O Fe
2
O
3
+2NaOH
ÿðèòäèêäÿ
2NaFeO
2
+ H
2
O
natrium-metaferrit
Bilik qutusu
• Dəmirin xlorid və ya duru sulfat turşuları ilə reaksiyasından ikivalentli
duzları, xlorla, nitrat və ya qatı sulfat turşuları ilə reaksiyasından isə üçvalentli duzları
alınır.
43
• III fəsil •
Əlavə yarımqrup metalları
•
1
Fe(OH)
2
– əsasi, Fe(OH)
3
isə zəif amfoter xassəyə malikdir. Başqa sözlə, də-
mir(III) hidroksid dəmir(II) hidroksidə nisbətən daha zəif əsasdır.
1. Hansı sxem üzrə dəmir alına bilməz?
A) Fe
2
O
3
+ H
2
t
B) Fe
2
O
3
+ Al
t
C) Fe
3
O
4
+ Al
t
D) Fe
3
O
4
+ Cu
t
E) Fe
3
O
4
+ CO
t
2. Hansı maddənin köməyi ilə Fe
2+
və Fe
3+
ionlarını məhlulda təyin etmək olar?
A) H
2
SO
4
B) KOH C) KCl D) HNO
3
E) Cl
2
3. Sxemləri tamamlayın və ikivalentli dəmir duzlarının alındığı tənlikləri qeyd edin.
1. Fe + HNO
3
(qatı)
t
2. Fe + HCl(qatı) 3. Fe + H
2
SO
4
(duru)
4. Fe + H
2
SO
4
(qatı)
t
5. Fe + Cl
2
t
4. Nə üçün 4–7-ci dövrlərin əlavə yarımqrup elementləri d- və f-elementləri adlanır?
5. Dəmirin hansı fiziki xassəsinə görə onu əksər digər metallardan fərqləndirmək olar?
6. +2 və +3 oksidləşmə dərəcələrindən hansı dəmirin birləşmələri üçün daha səciyyəvidir?
Hansı oksidləşmə dərəcəsi halında bu birləşmələr havada daha davamlıdır?
7. Mis(II) sulfat məhluluna salınmış dəmir lövhənin kütləsi 0,2 q artmışdır. Dəmir lövhə
üzərinə neçə qram mis çökmüşdür? A
r
(Fe) = 56, A
r
(Cu) = 64.
8. Çevrilmələrin tənliklərini tərtib edin:
1. Fe
2
O
3
1
Fe
2
FeCl
2
3
Fe(OH)
2
4
FeO
5
FeSO
4
6
FeCl
2
2. Fe
1
FeCl
3
2
Fe(OH)
3
3
Fe
2
O
3
4
Fe
2
(SO
4
)
3
5
Fe(SCN)
3
Bilik qutusu
• Dəmirin hidroksidləri – Fe(OH)
2
və Fe(OH)
3
iki və üçvalentli dəmirin
duzlarının məhlullarına qələvinin təsirindən alınır. Dəmir(III) hidroksid həmçinin dəmir(II)
hidroksidin oksidləşməsindən alınır:
FeCl
2
+ 2NaOH
Fe(OH)
2
+ 2NaCl 4Fe(OH)
2
+ 2H
2
O + O
2
4Fe(OH)
3
FeCl
3
+ 3NaOH
Fe(OH)
3
+ 3NaCl 2Fe(OH)
2
+ H
2
O
2
2Fe(OH)
3
Sağdakı iki tənlik Fe
2+
ionunun asan oksidləşməsi xassəsini əks etdirir.
Yetkin insan orqanizmində 4–5 q dəmir olur. Dəmir ağciyərdən hücey-
rələrə oksigenin daşınmasında iştirak edən hemoqlobinin tərkib hissə-
sidir. Bir çox fermentlər dəmirin birləşmələridir. Dəmirlə daha zəngin olan
orqan qaraciyər və dalaqdır. Qan azlığı olduqda dəmirlə zəngin olan qida-
lar (qarabaşaq, alma, kahı) məsləhət görülür.
Bu maraqlıdır
• əlavə yarımqrup elementləri • hematit • siderit • maqnitlənmə •
kalium-rodanid •
Açar sözlər
Öyrəndiklərinizi tətbiq edin və yoxlayın
44
Ç
UQUN VƏ POLAD İSTEHSALI
• Çuqun – tərkibində 2%-dən 4%-ə qədər karbon, həmçinin bir qədər silisium,
manqan, fosfor və kükürd olan dəmir ərintisidir.
Çuqun domna sobasında (
a
) alınır. Çuqunun alınması üçün domna sobasının
yuxarısından növbə ilə koks (C), sonra dəmir filizi (Fe
2
O
3
və ya Fe
3
O
4
) ilə flüsun (adə-
tən, CaCO
3
) qarışığı doldurulur. Sobanın aşağısından isə oksigenlə zənginləşdirilmiş
və 800°C-dək qızdırılmış hava üfürülür. Qızdırılmış havanın təsirindən koks
ekzotermik reaksiya üzrə yanır və temperatur 1500°C-dək yüksəlir (t. 1).
Əmələ gələn CO
2
közərmiş kömürlə qarşılıqlı təsirdə olub karbon-monooksid CO
əmələ gətirir ki (t. 2), o da
dəmir oksidlərini dəmir alınana qədər reduksiya edir (t.
3
–
5
;
bax: domna sobasının sxemi). (Dəmirin reduksiyasında qismən koks da iştirak edir.)
(1)
C + O
2
t
CO
2
(2)
CO
2
+ C
t
2CO
Dəmirin bir hissəsi közərmiş koks və karbon-monooksidlə birləşərək dəmir-
karbid (sementit) Fe
3
C əmələ gətirir:
(6)
3Fe + C
t
Fe
3
C
(7)
3Fe + 2CO
t
Fe
3
C + CO
2
Yuxarıda göstərilən proseslərlə yanaşı, silisium, manqan, fosfor və kükürd də öz
birləşmələrindən reduksiya olunur.
9
– Texnikada dəmir, əsasən, hansı şəkildə istifadə olunur? Nə üçün?
– Sizcə, nə üçün sənayedə çuqun və polad saf dəmirdən deyil, dəmir filizindən
istehsal olunur?
Fəaliyyət
Domna prosesi
(flüs + filiz + koks)
domna qazı
800
C-dək
qızdırılmış
hava + O
2
3Fe
2
O
3
+CO
2Fe
3
O
4
+ CO
2
(t. 3)
Fe
3
O
4
+CO
3FeO + CO
2
(t. 4)
600
C–
450
C–
700
C–
FeO+CO
Fe
+ CO
2
(t. 5)
C
CO
2
CO
şlak
çuqun
Domnada baş verən proseslərin
tənlikləri əsasında suallara cavab
verin:
– Nə üçün sobaya (yuxarıdan)
əvvəlcə filiz yox, koks verilir?
– Hansı temperaturda filizin reduk-
siyası başlanır?
– Sizcə, nə üçün sobada
temperatur 800
C-dən yuxarı
qalxır?
– Fe
2
O
3
-ün reduksiyası zamanı
filizin tərkibinin dəyişməsi hansı
ardıcıllıq üzrə baş verir?
(a)
Domna sobası
45
• III fəsil •
Əlavə yarımqrup metalları
•
1
Bu birləşmələr filizlə koksun çətinəriyən boş süxurlarının tərkibində qatışıq şək-
lində olur:
(8)
SiO
2
boş süxur
+
2C
t
Si + 2CO↑
(9)
MnO
boş süxu
r
+
C
t
Mn
+ CO↑
(10)
Ca
3
(PO
4
)
2
boş süxur
+
5C
t
2P
+ 3CaO + 5CO↑
(11)
FeS
2
boş süxur
t
FeS
+ S
Beləliklə, domna prosesi zamanı alınan silisium, fosfor, kükürd və manqan, həm-
çinin sementit və karbon ərimiş dəmirdə həll olaraq maye çuqun əmələ gətirir.
Beləliklə, domna prosesinin (kimyəvi) mahiyyəti dəmir filizinin karbon-mono-
oksidlə reduksiyasından ibarətdir.
Çuqun iki cür olur: boz və ağ çuqun. Boz çuquna tökmə çuqun, ağ çuquna isə
poladlıq çuqun da deyilir.
Tökmə çuqunun tərkibində karbon qrafit şəklində olur. Texnikada tökmə çuqundan
boruların, maşın və dəzgah hissələrinin, istilik batareyalarının hazırlanmasında isti-
fadə olunur.
Poladlıq çuqunun tərkibində karbon sementit şəklində olur. Ondan əsas etibarilə
polad emalında istifadə edilir.
Bilik qutusu
• Boş süxurun reduksiya olunmamış hissəsi flüs vasitəsilə şlak şəklində
kənar edilir. Əgər boş süxur turşu xassəli silisium-dioksiddən ibarət olarsa, flüs kimi
əsasi xassəli əhəngdaşından və ya dolomitdən (və əksinə) istifadə edilir:
CaCO
3
flüs
CaO + CO
2
CaO
SiO
2
boş süxur
CaSiO
3
şlak
CaCO
3
· MgCO
3
flüs dolomit
+
2SiO
2
boş süxur
CaSiO
3
+ MgSiO
3
şlak
+
2CO
2
Əmələ gələn asanəriyən silikat tərkibli şlaklar ərimiş çuqunun səthində toplanaraq onu
oksidləşmədən qoruyur.
Domnadan çıxan qazlar domna qazı adlanır. Onun tərkibində CO, N
2
və CO
2
olur.
Domna qazının istisindən sobaya verilən havanı regeneratorlarda qızdırmaq üçün
istifadə olunur.
Domna sobasında reaksiyaları sürətləndirmək üçün aşağıdakı şərtlər yerinə yetirilir:
1. Sobaya daxil olan hava oksigenlə zənginləşdirilir və regeneratorlarda qızdırılır.
2. Domnaya hava ilə yanaşı, təbii qaz (CH
4
) üfürülür; nəticədə domnada reduksiya-
edicinin (CO) qatılığı artır və əlavə olaraq yeni reduksiyaedici (H
2
) əmələ gəlir:
CO
2
+ C
2CO
CH
4
+ 2O
2
CO
2
+ 2H
2
O
H
2
O + C
CO + H
2
3. Filiz zənginləşdirilir.
4. Filizin, koksun və flüsun hissəcikləri domnaya qədər optimal ölçüdə hazırlanır.
46
Polad istehsalı
Polad – tərkibində 0,1–2%-ə qədər karbon və az miqdarda digər qatışıqlar (Si,
Mn, S, P) olan dəmir ərintisidir.
Poladın alınması çuqunun tərkibində olan C, S, P, Si və digər qatışıqların kənar
edilməsindən ibarətdir. Buna qatışıqların oksidləşdirilməsi ilə nail olunur.
Polad istehsalının əsasını təşkil edən reaksiyalar aşağıdakılardır. Oksidləşmə pro-
sesində böyük miqdarda FeO alındığı üçün qatışıqların oksidləşməsində oksigenlə
yanaşı, dəmir(II) oksid də iştirak edir.
2C + O
2
t
2CO
Si + O
2
t
SiO
2
4P + 5O
2
t
2P
2
O
5
2Mn + O
2
t
2MnO
S + O
2
t
SO
2
2Fe + O
2
t
2FeO
Silisium və fosforun oksidləri əhəngdaşı vasitəsilə şlak şəklində kənar edilir:
CaCO
3
+ SiO
2
t
CaSiO
3
ş
+CO
2
3CaCO
3
+P
2
O
5
t
Ca
3
(PO
4
)
2
ş
+3CO
2
Dəmir(II) oksidin tam reduksiyası üçün ərinmiş polada reduksiyaedici maddələr,
məsələn, ferromanqan (və ya ferroxrom; bax: səh. 51) əlavə edilir. Ferromanqan də-
mirin manqanla ərintisidir. Manqan dəmir(II) oksiddən oksigeni qoparıb manqan(II)
oksidə çevrilir, sonuncu isə SiO
2
ilə birləşərək şlak şəklində kənar edilir:
FeO + Mn
t
MnO + Fe MnO + SiO
2
t
MnSiO
3
şlak
Çuqundan poladı 3 üsulla – marten, oksigen-konvertor və elektrotermik üsullarla
alırlar.
Marten üsulu ilə poladın alınması prosesi marten sobasında xüsusi vannada apa-
rılır. Yüksək temperaturu (1700–1750°C) saxlamaq məqsədilə maye çuqunun sət-
hində qaz yandırılır. Vannaya ərinmiş çuqun, dəmir qırıntıları, bəzən isə dəmir filizi
də əlavə olunur. Çuqunun tərkibindəki qatışıqların (C, S, P, Si) oksidlərə çevril-
məsində dəmir qırıntılarının və dəmir filizinin tərkibindəki oksigen də iştirak edir.
Poladın alınması çuqunun tərkibindəki qatışıqların onların oksidləşməsi yolu ilə kənar edil-
məsindən ibarətdir. Buna əsasən suallara cavab verin:
– Dəmirin kütlə payı çuqunda, yoxsa poladda daha çoxdur? Nə üçün?
– Polad istehsalında oksidlərin hansı tipləri əmələ gəlir? Cavabınızı izah edin.
– Prosesdə, əsasən, hansı tip – ekzo-, yoxsa endotermik reaksiyalar baş verir? Nə üçün?
– Poladda karbonun qalması poladın xassələrinə necə təsir göstərir?
Fəaliyyət
Çuqundan poladın alınması
Bilik qutusu
• Poladın tərkibində fosforla kükürdün olması daha çox xoşagəlməzdir.
Bu onunla əlaqədardır ki, fosfor poladın aşağı temperaturda, kükürd isə yüksək tem-
peraturda kövrəkliyinə səbəb olur. Ona görə də fosfor və kükürdü poladdan mümkün
qədər tam çıxarmaq lazım gəlir.
47
• III fəsil •
Əlavə yarımqrup metalları
•
1
Marten üsulunun aşağıdakı iki üsula
nəzərən üstünlüyü ondan ibarətdir ki, emal
prosesinə asanlıqla nəzarət etmək müm-
kündür və bu üsulda müxtəlif çeşidli polad-
lar alınır. Prosesin müddəti 6–8 saatdır.
Oksigen-konvertor
üsulunun üstün cə-
həti ondan ibarətdir ki, o qənaətlidir. Kon-
vertorda lazımi temperatur qatışıqların ek-
zotermik oksidləşməsi nəticəsində yaranır
və prosesdə yanacaq tələb olunmur. Proses
marten üsuluna nəzərən tez başa çatır.
Elektrotermik üsulda digər iki üsula
nəzərən elektrik qövsü vasitəsilə daha yük-
sək temperatur (2000°C) əldə edilir. Bu da
yüksəkkeyfiyyətli legirlənmiş poladlar al-
mağa imkan verir. Bundan başqa, marten
sobalarına nisbətən elektrik peçlərinin qu-
rulması ucuz başa gəlir və proses qısa vaxt-
da başa çatır.
Poladın xassələri. Poladda karbonun
miqdarı artdıqca onun bərkliyi artır. Tərkibində 0,7–1,3% karbon olan poladlar alət
poladı adlanır. Belə poladdan hazırlanmış alətlər agac, plastik kütlə və metal
emalında istifadə olunur. Tərkibində 0,3–0,7% karbon olan poladlar konstruksiya
poladı adlanır. Onlardan dəmiryol relsləri, çarxların oxları, vallar hazırlanır. Tər-
kibində 0,3%-dən az karbon olan poladlar asan döyülür, ştamplanır və onlardan
avtomobil kuzovları, kompüter korpusları, dam örtükləri hazırlanır.
1. Aşağıdakılardan hansılar çuqunun alınmasında istifadə olunur?
1. flüs 2. dəmir filizi 3. şlak 4. koks
A) 1,2,3,4 B) yalnız 2 C) 2,3,4 D) 1,2,4 E) 1,2,3
Dostları ilə paylaş: |