История

Свойства

Применение

Опыты

         Железо

 
    Железо – один из самых распространенных металлов, однако вместе с тем, найти образец чистого (хотя бы 99.9%) железа достаточно сложно. Встретив, например, кусок германия, можно с большой вероятностью предположить, что его чистота составляет как минимум 3-5N (99.9-99.999 %), поскольку именно в таком виде он применяется в ИК оптике и полупроводниковой технике – для изготовления линз, смотровых окон, детекторов и т.п. Железо же, как правило, встречается в виде стали. Содержание железа составляет от 99% в низколегированных сталях до гораздо меньшего значения в жаропрочных, коррозионно-стойких и прочих специальных сплавах.


    Это образец электролитического железа истотой 99.97%. Электролитическое железо содержит очень мало углерода и применяется для изготовления материалов сердечников трансформаторов. Низкое содержание углерода необходимо, поскольку увеличение его количества, например, с 0.001% до 0.004 % уменьшает магнитную проницаемость в 4 раза.

 
    После электрорафинирования в железе остается очень мало углерода, но оно содержит растворенные газы (в основном водород). Чтобы избавиться от них, катодный осадок переплавляют в высоком вакууме (при такой обработке летучие примеси удаляются). Данный образец произведен как раз таким методом.

 
    Несмотря на то, что железо может корродировать на воздухе, оно встречается в природе и в виде металла. Однако такое железо не образуется в результате геологических процессов (как, например, медь или сера), а прилетает на Землю извне. Это метеоритное железо. Ежедневно на Землю падает несколько тонн метеоритов. Большинство из них сгорает в атмосфере, но многие успевают достигнуть земли и сохраняются в течении тысяч лет, прежде чем разрушиться от коррозии. Кстати, бОльшая часть железных метеоритов содержит по нескольку процентов никеля, который увеличивает их коррозионную стойкость.

 
    На фотографии – осколок Сихотэ-Алинского метеорита, упавшего на землю 12 февраля 1947 года. Его состав: Fe 93,32%; Ni 6,00%; Co 0,47%; Cu 0,47%; P 0,28%; S <0,01%.
    Этот образец я приобрел на известном аукционе ebay (точнее, на немецкой его части ebay.de). Несмотря на то, что метеорит из России, а вывоз метеоритов запрещен российским законодательством, за рубежом их найти гораздо проще (отчасти за счет развитого интернет-бизнеса). Сихотэ-Алинские метеориты – одни из самых недорогих: средняя цена составляет 0.15-0.6 евро за грамм.

 
    Второй метеорит (я приобрел два) я подверг электротравлению в растворе разбавленной серной кислоты, после чего его поверхность заблестела, и стало видно, что это действительно железо ;) .

 
    Еще один образец чистого железа – карбонильный порошок.
 Железо может реагировать с окисью углерода (угарным газом), давая бесцветную, летучую, ядовитую жидкость – карбонил железа. Карбонил железа устойчив на воздухе, и его можно очистить от примесей дистилляцией, но при более сильном нагревании он разлагается на исходные вещества: металлическое железо и угарный газ. Причем железо получается в виде порошка с очень мелкими частицами (эти частицы слипаются в более крупные агрегаты, которые видно на фото) и обладает высокой чистотой.

 
    Просто железная проволока, правда изготовленная из весьма чистого железа (чистота 99.99%), от фирмы Alfa Aesar.

 
    Мне было интересно посмотреть не только как выглядят кристаллы драгоценных металлов, но и попробовать получить обычные металлы в необычном виде. Поэтому я попробовал вырастить кристаллы металлического железа газовым транспортом, то есть так же, как и кристаллы золота.

    Транспортирующим агентом в случае железа был иод. При температуре около 500°C он реагирует с порошком железа давая иодид FeI₂, а при температуре выше 800°C иодид разлагается на железо и иод.
    В первом опыте, кристаллы получились довольно мелкими (размер образца на фото - 5 мм, то есть фото сделано с очень большим увеличением) и вдобавок ко всему, кристаллы успели поржаветь, так как я не отделил их полностью от остатка иода. В следующий раз постараюсь вырастить более крупные кристаллики.

 
    А вот теперь более красивый кластер кристаллов железа .