Презентация к уроку "Железо"

Небесный камень

Железо не только основа всего мира, самый главный металл окружающей нас природы, оно – основа культуры и промышленности, оно – орудие войны и мирного труда.

И трудно во всей таблице Менделеева найти другой элемент, который был бы так связан с прошлым, настоящим и будущими судьбами человечества!

А. Е. Ферсман

Размышляли ли вы когда-нибудь о том, какими материалами больше всего пользуется человек? Оглянитесь вокруг. Ваш дом, наверняка, возведён из кирпича, специальных строительных блоков или из брёвен. В окна вставлены стёкла. Мебель в вашей квартире деревянная. С потолка свисает стеклянная люстра. Итак, камень, дерево, стекло…

Но многоэтажные дома держатся на каркасе из сваренных между собой стальных балок; брёвна сбиваются толстыми железными гвоздями и стягиваются стальными скобами. Мебель тоже держится на гвоздях и шурупах. Окна имеют металлические петли и шпингалеты.

Думаю, и так ясно, что самые важные материалы, которыми пользуется человек, - металлы. По сути, они и сформировали нашу цивилизацию. Ведь если бы все металлические вещи вдруг исчезли, на Земле снова наступил бы каменный век. Пришлось бы жить в пещерах, одеваться в шкуры...

Но хотя вся жизнь человеческого общества зависит от металлов, до сих пор нам о них многое не известно! И, прежде всего, никто точно не знает, как человек впервые начал пользоваться металлами. Самые древние, дошедшие до нас, письменные документы повествуют уже о примитивных мастерских, в которых выплавляли металлы и изготавливали из них изделия. Значит, человек овладел металлами раньше, чем изобрёл письменность. Но как вообще металлы попали к человеку?

Много лет учёные пытаются разгадать эту загадку. Раскапывая древние поселения, археологи находят орудия труда и охоты, которыми пользовался человек в те далёкие времена: ножи, топоры, скребки для шкур, иглы и многое другое…

Самые древние изделия из металлов были найдены при раскопках поселений, существовавших около восьми тысяч лет назад. В те времена человеку лишь иногда попадались металлы в самородном состоянии.

Изобретательные мастера начали использовать эти металлы, однако, вовсе не для орудий труда. Для этого они просто не годились. Поэтому металлы сначала пошли на украшения. Очевидно, человека привлекали их блеск и лёгкость обработки. Металлы можно было ковать, гнуть, расплющивать, поэтому люди стали делать из них кольца, броши, обручи для рук и ног.

В наше время уже известны многие виды металлов, одни из которых очень редки, а другие нет. Но я хотела бы больше узнать о таком распространённом металле как железо. Ведь порой самые простые вещи на самом деле не так уж и просты. Мы привыкли видеть вокруг себя изделия, изготовленные из железа и его сплавов, пользоваться ими, не представляя уже существования без них. Я считаю, что железо является одним из «главных» металлов и хотела более подробно изучить его.

ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА

Железо, как инструментальный материал, известно с древнейших времён. Самые древние изделия из железа датируются четвертым тысячелетием до нашей эры и относятся к древнешумерской и древнеегипетской цивилизациям. Это изготовленные из метеоритного железа украшения из египетских гробниц и кинжал из шумерского города Ура.

Название природного карбоната железа (сидерита) происходит от лат. sidereus — звёздный; действительно, первое железо, попавшее в руки людям, было метеоритного происхождения. Возможно, это совпадение не случайно. В частности древнегреческое слово сидерос (σίδηρος) для железа и латинское sidus, означающее «звезда», вероятно, имеют общее происхождение.

Изделия из железа, полученного выплавкой, известны со времени расселения арийских племён из Европы в Азию.

Очень древние железные инструменты из известных — стальные лезвия, найденные в каменной кладке пирамиды Хеопса в Египте. Как показали раскопки в Нубийской пустыне, уже в те времена египтяне, стараясь отделить добываемое золото от тяжёлого магнетитового песка, прокаливали руду с веществами, содержащими углерод. В результате на поверхности расплава золота всплывал слой тестообразного железа, который обрабатывали отдельно. Из этого железа ковались орудия, в том числе найденные в пирамиде Хеопса.

Первые освоили метод выплавки железа хетты, на это указывает древнейшее

(2-е тысячелетие до н. э.) упоминание железа в текстах хеттов, основавших свою империю на территории современной Анатолии в Турции.

Было время, когда железо на земле ценилось дороже золота! Например, у африканских племён за 1 фунт железа давали 10 фунтов золота, а по исследованиям историка Г. Арешяна стоимости меди, серебра, золота и железа у древних хеттов были в соотношении 1 : 160 : 1280 : 6400. В те времена железо использовалось как ювелирный металл, из него делали троны и другие регалии царской власти. Но железо было необходимо в равной степени и воину, и пахарю, а практическая потребность, как известно, - лучший двигатель производства и технического прогресса!

Термин «железный век» введен в науку в середине XIX в. Датским археологом К.Ю. Томсеном. «Официальные» границы этого периода человеческой истории: от IX – VII вв. до н. э. когда у многих народов и племен Европы и Азии начала развиваться металлургия железа, и до времени возникновения у этих племен классового общества и государства. Но если эпохи называть по главному материалу орудий труда, то, очевидно, железный век продолжается и сегодня!

РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ В ПРИРОДЕ

Железо один из самых распространённых на земном шаре металлов: по содержанию в земной коре (4,65% по массе) занимает 4 место после кислорода, кремния и алюминия. В самородном состоянии иногда встречается в виде вкраплений в базальт. В природе железо редко находится в чистом виде, чаще всего может быть в составе железо-никелевых метеоритов.

Считается также, что железо составляет большую часть земного ядра. В основном, железо содержится в составе различных руд: оксидов, карбонатов и силикатов железа.

В водах многих минеральных источников содержатся гидрокарбонат железа Fe(HCO 3 ) 2 и некоторые другие соли данного элемента.

Важнейшие промышленные руды железа:

• бурые железняки (основной минерал лимонит - F е2Оз * n Н2О)
• красные железняки (гематит – F е 2 Оз)
• магнитный железняк (магнетит - F езО 4 )
• железный шпат (сидерит - F еСОз)
• серный колчедан (пирит - FeS 2 )

Наиболее крупные месторождения железа:

Курская магнитная аномалия,

• на Урале (горы: Магнитная, Высокая, Благодать),
• на юге Западной Сибири ( Горная Шория),
• на Украине ( Криворожье),
• в Казахстане (Соколовское и Сарбайское месторождения),
• а также в США, Бразилии, Канаде, Индии, ЮАР, Австрии, Швеции, Франции, Нидерландах.

Физиологическая роль железа

В организме взрослого человека содержится 3-5 г железа; большая часть железа (около 70%) сосредоточена в гемоглобине крови. Важная роль железа для организма человека установлена еще в 18 веке. Основной функцией железа в организме является перенос кислорода и участие в окислительных процессах.

Большое количество железа содержится в говядине, в говяжьей печени, рыбе (тунец), тыкве, устрицах, овсяной крупе, какао, горохе, листовой зелени, пивных дрожжах, инжире и изюме. Дефицит железа может развиться, если поступление этого элемента в организм будет менее 1мг/сутки.

ПОЛОЖЕНИЕ ЖЕЛЕЗА В ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ТАБЛИЦЕ

ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Железо — элемент побочной подгруппы VIII группы,

IV периода Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева

с порядковым номером 26,

относительной атомной массой (Аr) 56

Обозначается символом Fe (от лат. Ferrum)

Состав ядра: 26 p+ и 30 n0

Электронная конфигурация железа:

1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 3 d 6 4 s 2

Fe Co. Высший оксид: FeO – основный оксид Fe 2 O 3 – амфотерный Высший гидроксид: Fe(OH) 2 – основный Fe(OH) 3 – амфотерный. " width="640"

Fe – металл;

В группе металлические свойства выражены у Fe

В периоде Mn Fe Co.

Высший оксид: FeO – основный оксид

Fe 2 O 3 – амфотерный

Высший гидроксид: Fe(OH) 2 – основный

Fe(OH) 3 – амфотерный.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖЕЛЕЗА:

• металлический блеск
• теплопроводность
• электропроводность
• пластичность и ковкость
• магнетизм

В ряду электродных потенциалов железо стоит до водорода и легко реагирует с разбавленными кислотами. Таким образом, железо относится к металлам средней активности.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖЕЛЕЗА

При хранении на воздухе при температуре до 200 °C железо постепенно покрывается плотной плёнкой  оксида, препятствующего дальнейшему окислению металла.

Во влажном воздухе железо покрывается рыхлым слоем ржавчины, который не препятствует доступу кислорода и влаги к металлу и его разрушению. Ржавчина не имеет постоянного химического состава, приближённо её химическую формулу можно записать как Fe 2 O 3 ·xH 2 O.

4 Fe +3 O 2 +6 H 2 O = 4 Fe ( OH ) 3

Соединения железа ( II) :

Оксид железа(II) FeO - оксид чёрного цвета.

Fe(OH) 2 - гидроксид зелёного цвета.

Соединения железа ( III) :

Fe 2 O 3 - красно-коричневый оксид.

Fe(OH) 3 – гидроксид бурого цвета.

Соединения железа ( VI) :

Ферраты - соли не существующей в свободном виде железной кислоты H 2 FeO 4.

Это соединения фиолетового цвета, они являются сильными окислителями.

ПОЛУЧЕНИЕ ЧИСТОГО ЖЕЛЕЗА

В промышленности железо получают из железной руды, в основном из таких природных руд, как гематита (Fe 2 O 3 ) и магнетита (FeO · Fe 2 O 3 ). Существуют различные способы извлечения железа из руд. Наиболее распространённым является доменный процесс. Также существуют электрические печи, которые используются для выплавки легированных сталей.

ПРИМЕНЕНИЕ В МЕТАЛЛУРГИИ

• Железо — один из самых используемых металлов, на него приходится до 95 % мирового металлургического производства.
• Железо является основным компонентом сталей и чугунов — важнейших конструкционных материалов.

Чистое железо способно быстро намагничиваться и размагничиваться, поэтому его применяют для изготовления трансформаторов, электромоторов и других приборов.

Основная масса железа на практике используется в виде сплавов – чугуна и стали.

Железо - самый употребляемый металл, на него приходится до 90 % мирового производства металлов!

СПЛАВЫ ЖЕЛЕЗА

Чугуны . Содержат обычно более 2% углерода

( ковкие, легированные).

Стали . Содержат менее 1,5-2% углерода

( углеродистые, легированные).

Железный век продолжается, так как 9/10 всех используемых человечеством металлов и сплавов – это сплавы на основе железа.

Железа выплавляется в мире примерно в 50 раз больше, чем алюминия, не говоря уже о прочих металлах!

Сплавы на основе железа универсальны, технологичны и доступны в цене.

Совокупность специфических свойств железа и его сплавов делают его «металлом № 1» по важности для человека!

Сырьевая база этого металла не вызывает опасений, ведь железных руд хватило бы по меньшей мере на два века вперед!

Железо – жизненно необходимый элемент для всех живых организмов!

Железо – металл, без которого невозможен научно-технический прогресс!

В заключение этой работы стоит отметить,

что железу еще долго быть фундаментом цивилизации!

ЛИТЕРАТУРА И ИСТОЧНИКИ :

• Валентинов А.А. Металла огненный поток: Научно-художественная литература / М.: «Детская литература», 1987. – 112с.
• Добровольский В.В. Химия земли. Книга для учащихся 9-10 классов средней школы / М.: «Просвещение», 1988. – 17с.
• Золотов Ю.А. Школьная энциклопедия «Химия» / М.: «Большая Российская Энциклопедия», 2003. – 872с.
• Крицман В.А. Книга для чтения по неорганической химии. Пособие для учащихся / М.: «Просвещение», 1975. – 303с.
• Петрянов-Соколов И.В. Популярная библиотека химических элементов / М.: «Наука», 1977. – 568с.
• Скальный А.В. Химические элементы в физиологии и экологии человека / М.: «Оникс 21 век», 2004. – 216с.
• http://ru.wikipedia.org