آهن و کانی های آهن

آهن و کانی های آهن

آهن و خواص شیمیایی آن

آهن یک فلز واسطه بوده که حالت های اکسایش مهم آن +2 و +3 می باشد. از آنجایی که آهن را از سالیان پیش از میلاد نیز می شناختند، کاشف آن مشخص نیست. آهن در اعداد اکسایش مختلف نمک ها و کمپلکس های متنوعی تشکیل می دهد. ترکیب های آهن رنگی اند؛ نمک های آهن ( II ) ( منظور Fe⁺² ) سبز روشن و نمک های آهن ( III ) قهوه ای، نارنجی و گاهاً نیز نزدیک به سیاه هستند. آهن خاصیت کاتالیز گری نیز دارد، مثلاً در فرآیند هابر، یا در ساخت چاشنی های TNT ( تری نیترو تولوئن ) به صورت ذرات ریز به کار می رود.

منابع طبیعی آهن

آهن در بعضی از سنگ های آسمانی دیده شده است، اماً به دلیل فعال بودن این فلز، نمی توان آن را به صورت آزاد در کره زمین یافت کرد. کانی های این فلز عبارت اند از: لیمونیت ( Fe₂O₃.H₂O )، پیریت آهن ( FeS₂ )، هماتیت ( Fe₂O₃ ) و مگنتیت ( Fe₃O₄ ).

آهن و نظرهای اقتصادی مبنی در آن

فلز آهن کاربرد بسیار بالایی در صنعت دارد. به صورت خالص به عنوان تیرآهن در ساختمان سازی، به صورت آلیاژ فولاد در ساخت بدنه ماشین و وسایل صنعتی به کار  می رود. نوعی آهن که از پیل الکتروشیمایی روی و آهن ساخته شده، تحت عنوان آهن گالوانیزه یا آهن زنگ نزن در ساخت لوله بخاری، ورقه های شیروانی، لوله های ساختمانی و ... به کار می رود.

شیمی آهن

آهن دارای 10 ایزوتوپ می باشد. آهن در گرما با بیشتر نا فلزها ترکیب می شود و ترکیب های نظیر Fe₂O₃، FeI₂ و ... می دهد. آن دسته از نافلزهایی که عوامل اکسید کننده قوی هستند مانند کلر و اکسیژن، محصولاتی می دهند که در آنها حالت اکسایش آهن +3 می باشد.

آهن ( II ) کربنات ( سیدریت آهن ) FeCO₃، در بسیاری از خاکها وجود دارد و چون به آسانی به هیدروژن کربنات محلول تبدیل می شود، می تواند یکی از عوامل سختی آب باشد:

FeCO₃ (s) + CO₂ (g) + H₂O (l) <=> Fe(HCO₃)₂ (aq)

از بین بردن این سختی آب به راحتی امکان پذیر است:

4Fe(HCO₃)₂ (aq) + O₂ (g) => 2Fe₂O₃ (s) + 8CO₂ (g) + 4H₂O(l)

خلصت کوالانسی ترکیب های آهن ( III ) از آهن ( II ) بیشتر است. مثلاً آهن ( III ) کلرید ( FeCl₃ ) بی آب خیلی شبیه به آلومنیوم کلرید بی است. یعنی به آسانی تصعید می شود و در الکل و اتر به راحتی حل می گردد و ساختار دی مر Fe₂Cl₆ دارد.

خوردگی آهن

فلز آهن به راحتی در اثر وجود هوا یا آب به اکسید آهن تبدیل شده و از حالت اصلی خود خارج می گردد. این اکسید به فلز نمی چسبد و به صورت پودر ریخته می شود، لذا آهن کم کم خورده شده و فلز آهن تمام می شود! این مسئله در صنعت نتیجه مطلوبی ندارد و یکی از عیب های آهن محسوب می شود. به همین دلیل لایه کمی از گریس یا رنگ روی آن می پوشانند تا از خطر زنگ زدگی محفوظ به ماند. گالوانیزاسیون نیز یکی از راه های مقابله با این مسئله است.