ترکیب شیمیایی سنگ آهن

آهن چهارمین عنصر فراوان در پوسته زمین است (4.6٪)، اما آنقدر گسترده پخش می شود.

که می توان آن را فقط از سنگ معادنی که آهن به طور خاص در آن تولید شده اند، به دست آورد و اتفاقاً بیشتر این مقدار خالص آهن در اوایل تاریخ زمین اتفاق افتاد.

سطح تمیز کبالت با رنگ صورتی، نیکل با رنگ زرد است و هیچ یک از آن ها به مانند آهن زنگ نمی زند زیرا لایه های اکسید محافظت و چسبندگی بیشتری دارند.

نیکل یک سطح روشن و مقاوم را نشان می دهد که از پرداخت زیادی برخوردار است و به طور کلی به عنوان زیر پوش برای آبکاری کروم استفاده می شود؛ زیرا وجود کروم به خودی خود روی آهن مناسب نیست.

آهن دارای عدد اتمی 26، وزن اتمی 55.85 و ایزوتوپ های پایدار 54 (5.9٪)، 56 (91.6٪)، 57 (2.2٪) و 58 (0.33٪) است.

پیکربندی الکترون آن Ar3d64s2 می باشد و پتانسیل های یونیزاسیون اول و دوم آن 7.87 ولت و 16.18 ولت است که در همسایگی عناصری چون کبالت (Z = 27) و نیکل (Z = 28) به سر می برد.

از دیگر ویژگی های آهن می توان به این مورد اشاره کرد که آهن در دمای اتاق، به صورت فریت یا α-آهن، یک ساختار مکعبی دارد.

چگالی α- آهن 7.86 گرم در سی سی بوده و در دمای 910 درجه سانتیگراد به آهن γ تبدیل می شود و تا حدودی نرم تر است، در دمای 1535 درجه سانتی گراد آهن ذوب می شود و در دمای 3000 درجه سانتی گراد می جوشد.

کبالت نیز در دمای 1480 درجه سانتی گراد و نیکل در دمای 1455 درجه سانتی گراد ذوب می شود.

گرمای ویژه هر یک از این سه فلز در حدود 107/0 کالری بوده و رسانایی گرمایی Fe، Co و Ni 3.37، 3.81 و 4.19 کالری بر ثانیه سانتی متر -K است.

همچنین مقاومت الکتریکی آن ها 71/9، 24/6 و 84/6 میکرومتر سانتی متر می باشد. مقایسه اعداد نشان می دهد که این فلزات از نظر خصوصیات فیزیکی چقدر به هم شبیه هستند.

آهن به صورت کاتیونه ای Fe ++ و Fe +++ وجود دارد و نیکل و کبالت عمدتاً به صورت یون های ترکیبی در سایر حالت های اکسیداسیون معمولاً در ترکیبات ناپایدار موجود است.

تعداد زیادی نمک با آنیون های مختلف تشکیل می شود، بنابراین یک عامل احیا کننده بوده و خود را به Fe +++ اکسید می کند.

در محلول قلیایی، این یون با خوشحالی الکترون را می پذیرد، بنابراین یک ماده اکسید کننده است و خود را به حالت آهنی کاهش می دهد.

ر محلول اسیدی، Fe H + را به H2 کاهش داده زیرا پتانسیل الکترود آن 44/0-، یعنی بسیار بالاتر از هیدروژن است و در واقع آهن یک عنصر فعال به حساب می آید.

یون آهنی در محلول به رنگ سبز بوده، در حالی که یون آهن بنفش روشن است. رنگ های متمایز ترکیبات آهن به دلیل الکترون های d است که می تواند از طریق بسیاری از روش های جالب با نور ارتباط برقرار کند.

اکسید آهن به عنوان یک ماده معدنی، هماتیت نامیده می شود و معمولاً تقریباً سیاه می باشد و بر روی ظروف چینی بدون لعاب یک رگه ی قرمز برجای می گذارد و در حالت تقسیم شده کاملاً ریز، یک قرمز خاکی روشن مشخص است.

سولفات آهن، FeSO4 هنگام تبخیر محلول، کریستال های سبز کم رنگ هپتاهیدرات را تشکیل می دهد، در حالی که این بلورها در هوا رطوبت و اکسیژن را جذب می کنند و به آهستگی تبدیل به آهن می شوند.

این نمک را کوپرا یا ویترایول سبز می نامند. در محلول قلیایی، Fe (OH) 2 ژلاتینی رسوب می کند.