> Энциклопедический словарь Гранат, страница 201 > Железо

Железо

Железо (химич. зн. Fe, ат. в 55,84). Ж., по Lepsius’y, было известно почти с незапамятных времен; египтяне, по его мнению, были знакомы с Ж. и его применением за 5000 лет до начала нашего летосчисления. Во всяком случае, более чем за две с половиной тысячи лет до Р. X. они знали Ж. и употребляли железные орудия, как об этом свидетельствуют: найденный в большой пирамиде Хеопса (2600 л. до Р. X.) кусок Ж. и часть српа, найденная в Карнаке под сфинксом. Около 1475 г. до Р. X. употребление Ж. получило широкое распространение в Египте, что явствует из одной надписи времен фараона Thutmosis’a III. Египтянам были известны способы „закалки Ж.“ Сталь была уже известна в Китае в царствование императора Yu (ИО), т. е. за 2220 лет до Р. X. Изготовленная в царствование императора Ping-Wang’a чугунная башня пагоды свидетельствует о том, что за 750 л. до Р. X. китайцы были уже знакомы с чугунным литьем. Моисей упоминает о Ж. („Господь Бог твой поведет тебя в прекрасную страну страну, камни которой—железо, чтобы ты вырубал руду (металл) из скалъ“) и о печке для его получения; он считает, что человек „еще до потопа“ был знаком с Ж. Древние греки относили открытие Ж. ко временам Прометея. Арабскому алхимику Джафару (Dschabir, 750 л. по Р. X.) был, повидимому, известен железный купорос. Хлорное Ж. было впер-вые получено I. Глаубером въ1648г. растворением Ж. в соляной кислоте и выпариванием полученного раствора. У алхимиков Ж. считалось посвященным богу войны Марсу и часто обозначалось его именем или значком планеты Марс

Ж. вместе с никкелем (Ni) и кобальтом (Со) образует группу, занимающую в периодической системе переходное положение между двумя октавами: кончающейся хромом и марганцем и начинающейся медью и цинком. Соответственно с этим положением, Ж. образует соли железной кислоты (ферраты) М2 Fe 04. соли трехвалентного Ж. и соли двухвалентного Ж.,—соединения, отвечающия солям хромовой и марганцовистой кислот и солям окиси и закиси хрома и марганца. Никкель представляет собою переход от Ж. и кобальта к меди и цинку. Чистое Ж. может быть получено посредством восстановления железной соли щавелевой кислоты в токе водорода или же, по способу Гольдсмита, восстановлением окиси железа порошком алюминия (с.м. II, 394). Химически чистое Ж.—серебристо-белый, блестящий, мягкий металл, удельного веса 7,84, плавящийся выше 1600°.— Полученное восстановлением своего хлористого соединения в токе водорода, Ж. выделяется в виде блестящих октаэдров; Ж., полученное восстановлением окиси водородом при низкой температуре, представляет собою черный самовоспламеняющийся порошок (пирофорное железо); восстановление при высокой температуре дает Ж. в виде серого порошка, не обладающого пирофорными свойствами; осажденное гальваническим путем из аммиачного раствора железного купороса, Ж. является очень хрупким и обладает светло-серым цветом. Оно отличается более сильными магнитными свойствами, чем остальные металлы. Во влажном воздухе оно ржавеет, превращаясь в гидрат окиси Ж. Относительно образования ржавчины не существует еще точных сведений. Часто высказывают предположение, что процесс ржавления обусловливается углекислотойзоз-духа: 2Fe + 2Н2С03=2FeC03 + 2Н затем, под действием воды и кислиро-да, происходит гидролиз (разложение соли водой) углекислой соли и окисление: 2FeC03 + 5Н20 + 0=2Fe(0H)3 + + 2Н2С03; при этом выделяется то же самое количество угольной кислоты, которое затратилось раньше на образование FeC03; выделившаяся хислота снова действует на металл, и, таким образом, для окисления больших количеств Ж. достаточно следов кислоты. Однако, Гейн и Бауэр утверждают, что Ж. ржавеет даже при тщательном удалении углекислоты. По другой теории, при лежании Ж. во влажном воздухе происходит одновременное окисление Ж. и воды: Fe + 02 + Н20=FeO + Н202 и затем 2FeO + Н202 =Fe202 (ОН)2. Присутствие перекиси водорода (как промежуточной стадии этого процесса) не удалось здесь доказать. Но при аналогичном ржавлении цинка легко показать, что она образуется. При ржавлении Ж. не получается сплошного елоя, защищающого металл от дальнейшого действия влажного воздуха, и ржавчина постепенно проникает в глубину, пока не проржавеет весь кусок. Чистое Ж. встречается в трех различных твердых аллотропических модификациях; модификацию, устойчивую ниже 780°, называют а-Ж. (иферрит); оно отличается своими магнитными свойствами. Выше 780° эта форма переходит в немагнитное (3-Ж., а последнее при 910° переходит в у-Ж., также не обладающее магнитными свойствами. Ж. горит в кислороде и при накаливании в атмосфере водяного пара отнимает кислород от частиц воды. Оно легко вытесняет водород из разбавленных кислот. Ж. становится пассивным в концентрированной азотной кислоте, т. е. теряет способность вытеснять водород из кислот и другие более благородные, Чем Ж., металлы из их растворов. Пассивное состояние его легко уничтожить посредством механического раздражения какого-нибудь места его поверхности. Ж. в своих солях двух-и трехвалентно, образует, следовательно, как металл, два рода ионов: светло-зеленые ионы двухвалентного Ж. Fe“ и почти безцветные ионы трех-валентного Ж. Fe“. Входя в состав железной кислоты (известны ея соли), Ж. играет роль металлоида и является шестивалентным, образуя сложныйион Fe04“ (Z°0>(°0 ) При действии на раствор соли трехвалентного Ж. раствором основания получается I

гидроокись Ж. (гидрат окиси): FeCl3-f--{-3NaOH=Fe(0H)3-f-3NaCl, в виде бурагохлопьевидного аморфного осадка, постепенно теряющого воду и переходящого при этом в окись Ж.: 2Fe (0Н)3 — ЗН,0=Fe203, — буроватокрасный порошок в высушенном состоянии; при осторожном нагрева-нии последней в струе водорода, она теряет часть кислорода, переходя в закись Ж.: Fe203 + Н2=Н20 + 2FeO, окисел двухвалентного Ж., черного цвета. Гидрат закиси Ж. получается при действии растворов оснований на растворы солей двухвалентного Ж.: FeS04 -f- 2NaOH — Fe(0H)3 -)- Na,S04, в виде белого осадка, который“ быстро окисляется на воздухе в гидрат окиси Ж. Соли двухвалентного Ж. также легко переходят (окисляются) в соли трехвалентного. Если пропускать хлор через калийный щелок (КОН), в котором суспендирован гидрат окиси Ж., то образуется красный раствор калиевой соли железной кислоты K2Fe04. Здесь образующаяся в растворе при действии хлора калиева соль хлорноватистой кислоты окисляет гидрат окиси Ж. в железную кислоту (Ж. из трехвалентного становится шестивалентным): 2Fe(OH)4 + + зн20 + ЗК0С1=ЗКС1 + 2Fe(0H),; Fe(0H)6 — 2НаО=Fe02(0H)2.

Соответствующого этой кислоте ангидрида неизвестно, но существование солей его гидрата (т. е. сол. жел. кислоты) указывает на то, что в кислородных соединениях Ж., по мере увеличения относительного содержания кислорода в частице, металлический (основной) характер окисла переходит в металлоидный (кислотный); это подтверждается еще и тем, что гидрат окиси является более слабым основанием, чем гидрат закиси. При действии перекиси водорода на соединения Ж. удалось изолировать вещество, обладающее характерными свойствами настоящей перекиси,—соли перекиси водорода,—т. е. выделяющее перекись водорода при действии разбавленных кислот. Вещество это светло-красного цвета, менее коллоидального вида, чем гидрат окиси Ж., и очень непостоянно. Его вероятный состав FeOz и строение

Ре7 | или Ре=0=0.

4 О

При действии раствора цианистого калия на растворы солей двух- и трехва-лентного Ж. получаются осадки цианистых соединений железа: РеС12-Ь + 2KCN=Fe(CN)2 + 2КС1 и FeCl3 + +3KCN=Fe(CN)3 + ЗКС1. Оба эти осадка растворяются при дальнейшем прибавлении раствора цианистого калия: Fe(CN)2-f- 4KCN=K4Fe(CN)6 (желтая кровяная соль, железисто-синероди-стый калий) и Fe(CN)3 -f- 3KCN== K3Pe(CN)6 (красная кровяная соль, железно-синеродистый калий); эти соединения—калиевия соли кислот желе-зистосинеродистоводородной H4Fe(CN)6 и эиселезосинеродистовородной}{3¥е(СЩе; Ж. в этих солях входит в состав комплексных анионов Fe(CN)6““ и Fe(CN)e“.

Аналитические реакции ионов Ж. и важнейшия его соединения. Ион двухвалентного Ж.—светло-зеленый, ион трехвалентного — почти безцветный; желтая окраска солей трехвалентного иона зависит от гидролиза (смотрите гидролиз и теория электролитической диссоциации) их: Fe“ -j- З(НОН) =

Fe(OH)3 -f- ЗН, причем выделяющийся гидрат окиси остается в растворе в коллоидальном состоянии (смотрите коллоиды и коллоидальное состояние материи). Сернистый аммоний осаждает из солей двухвалентного и трехвалентного Ж. сернистое Ж., растворимое в разбавленных кислотах съвыделе-нием сероводорода. Растворимия соли угольной кислоты осаждают из солей трехвалентного Ж. гидрат окиси. С калиевой солью железистосинеро-дистоводородной кислоты соли двухвалентного Ж. дают белый, соли трехвалентного Ж. — синий осадок FeJFe(CN)6]3—берлинскую лазурь, окис-ножелезную соль железистосинероди-стоводородной кислоты. K3Fe(CN)6 образует с солями трехвалентного железа бурый раствор, с солями же двухвалентного Ж.—темносиний осадок Fe3[Fe(CN)e]2—тхурнбуллеву синь, закис-ножелезную соль железосинеродистоводородной кислоты. Роданистый калий KCNS дает в растворах солей трехвалентного Ж. кровяно-красноеокрашивание, вследствие образования роданового железа Fe(CNS)3. Натриевая соль уксусной кислоты образует в избытке соли трехвалентного Ж. красную, слабо распадающуюся на ионы, но сильно гидролизованную железную соль уксусной кислоты. При кипячении гидролиз раствора усиливается, и, наконец, осаждается нерастворимая основная железная соль уксусной кислоты Fe(OH)2. С2Н302. Кроме указанных выше соединений Ж., заслуживают упоминания еще следующия. Железный купорос, или сернокислая соль двухвалентного Ж., FeS04.7Н20— зеленые кристаллы; сернокислая соль трехвалентного Ж. Fe2(S04)3, образующая с сернокислыми солями щелочных металлов кристаллы двойной соли, железные квасцы, наприм. K2S04.Fe2(S04)3.24Н20. Хлорное железо FeCl3.6H20 (получающееся из хлористого FeCl2 действием хлора)—красно-бурия пластинки. При кипячении его раствора с Ж. оно превращается в хлористое, кристаллизующееся в бледно-зеленых кристаллах. Калиевая соль железной кислоты K2Fe04—темнокрасные призматические растворимые в воде кристаллы. Азотистое Ж. Fe2N(е)—серовато-белая масса, обладающая магнитными свойствами. Пентакарбонил Ж. Fe(C0)5 (соединение железа с окисью углерода)—янтарножелтая жидкость, переходящая на свету в золотистые кристаллы гептакарбонила Fe(CO)7. Силикат Ж., т. е. железная соль кремневой кислоты, является составной частью многих минералов.

О жел. рудах и Ж. в технич. отношении см. прилозисение. Л. Писаржевский.