الدرس الرابع ... الحديد

الحديــد Fe
التوزيع الإلكتروني : [Ar] 4S2 3d6
أحوال وجوده فى الطبيعة
-يكون 5% من وزن القشرة الأرضية ويعتبر العنصر الرابع من حيث الترتيب& Si & O2] [Fe & Al
-يوجد على صورة نقية حرة فى النيازك بنسبة 90%
-يوجد على شكل خامات طبيعية اغلبها أكاسيد الحديد وتكون مختلطة مع أكاسيد الكالسيوم &
الماغنسيوم & الصوديوم & الألومونيوم
العوامل التي يتوقف عليها صلاحية استخلاص الحديد من خاماته
1-نسبة الحديد فى الخام 2-نوعية وتركيب الشوائب المختلطة به
3-نوعية العناصر الضارة المختلطة بالخام مثل As & P & S
أهم خامات الحديد فى مصر
اسم الخام الإسم الكيميائى الصيغة نسبة الحديد الخواص
المجناتيت اكسيد حديد مغناطيسي Fe3O4 70:45% خام أسود اللون له خواص مغناطيسية
الهيماتيت أكسيد حد يديك Fe2O3 60:50% خام احمر اللون سهل الاختزال
الليمونيت أكسيد الحديد المتهدرت 2Fe2O3.3H2O 60:20% خام اصفر اللون سهل الاختزال
السيدريت كربونات الحديد +2 FeCO3 42:20% رمادي مصفر سهل الاختزال
خطــوات استخلاص الحديــد من خاماتــه
 أولا مرحلة تجهيز الخام عملية الغرض منها:-
1-تحسين الخواص الفيزيقية والميكانيكية للخام وتتم على خطوتين هم:-
أ- عملية التكسير ب- عملية التلبيد
2-تحسين الخواص الكيميائية للخام عن طريق زيادة نسبة الحديد فى الخام وتتم بطريقتين هم:- أ- عملية التركيز ب- التحميص
☻تحسين الخواص الفيزيقية والميكانيكية للخام
1-عملية التكسير
عملية الهدف منها الحصول على الخام فى أحجام صغيرة يسهل اختزالها
2-عملية التلبيد
عملية الغرض منها تحويل خام الحديد الناعم إلى حبيبات اكبر فى الحجم ومتجانسة حتى يسهل اختزالها
ملحوظة:
*يتبقى بعد عملية تكسير وطحن الخام كمية كبيرة من خام الحديد الناعم تزداد وهذه الكميات بعد تنقية الغازات الناتجة من الأفران العالية أثناء استخلاص الحديد تجرى عملية تلبيد لهذه المواد
* فى مصر نستخلص الحديد من خام الهيماتيت وبالتالي لا تجرى خطوات تجهيز الخام
علل تتم عملية تلبيد وتكسير الخام قبل إختزالة
-تتم عملية التكسير: لجعل الخام ذو أحجام صغيرة مناسبة لعملية الاختزال
-تتم عملية التلبيد : لتجميع الأحجام الصغيرة الناعمة الصعبة الاختزال إلى أحجام مناسبة سهلةالاختزال
 تحسيــن الخـواص الكيميائيـــة للخـــام
عملية التركيز عملية الغرض منها زيادة نسبة الحديد فى الخام عن طريق فصل الشوائب والمواد الغير مرغوب فيها وتتم عن طريق عملية التحميص
عملية التحميص -وهى تشمل تسخين الخام فى الهواء بغرض 1-التخلص من الرطوبة وثاني أكسيد الكربون .
2-زيادة نسبة الحديد في الخام بالتخلص من بعض الشوائب 3-تحويل الخامات الأخرى إلى أكسيد حد يديك .
4-جعل الخام مسام حتى يتمكن اختزاله بسهولة . أولاً : رفع نسبة الحديد
*السيدريت
FeCO3 FeO + CO2
حديد45 % حديد 48.2%
2FeO +O2 2Fe2O3
حديد 70% حديد 45%
*خام الليمونيت
2Fe2O3 . 3H2O 2Fe2O3 + 3H2O حديد 70% حديد 40 %
 ثانيا أكسدة بعض الشوائب
S + O2 SO2
4P + 5O2 2P2O5
علل تجرى عملية تحميص للخام قبل استخدامة
1-للتخلص من الرطوبة وثاني أكسيد الكربون
2-رفع نسبة الحديد فى الخام
3- أكسدة بعض الشوائب 2Fe2O3. 3H2O → 2Fe2O3 + 3H2O
FeCO3 → FeO + CO2
2FeO +O2 → 2Fe2O3
S + O2 → SO2
4P + 5O2 → 2P2O5

إختـــزال خــــام الحديـــد
 اختزال الخام فى الفرن العالي
☻الشحنة
خام الهيماتيت –مختلط بثانى اكسيد السيليكون ومركبات تحتو على الكبريت والفوسفور والالومنيوم والمنجنيز و فحم الكوك – الحجر الجيري
 وصف الفرن
*هيكل من الحديد الصلب مبطن بالطوب الحراري
*الارتفاع من 30 : 35متر
*القطر فى أوسع اجزائة 18:6 متر
* فرن يعمل ليلا ونهارا وينتج 2000 طن يوميا
طريقة التشغيل
1- تلقى الشحنة فى الفرن العالي بنسب معينة وهى:-
- خام الهيماتيت مختلط بثاني أكسيد السليكون
- ومركبات تحتوى على ألومنيوم وفوسفور وسيلكون ومنجنيز- فحم الكوك - الحجر الجيري
2-يدفع فى الفرن العالي تيار من الهواء الساخن فى الجزء السفلي من المنطقة الوسطى
الدور الذي يقوم بة فحم الكوك
1 - يحترق فحم الكوك عند دفع تيار من الهواء الساخن وتنطلق كمية كبيرة من الحرارة ترفع درجة حرارة الفرن ويتكون غاز ثاني أكسيد الكربون
C+ O2 → CO2 + 94 K J
2-يتفاعل ثاني أكسيد الكربون مع الزيادة من فحم الكوك مكونا أول أكسيد الكربون
CO2 + C → CO
3-يختزل أول أكسيد الكربون خام الهيماتيت (أكسيد الحديد II ) فى ثلاث مراحل تعتمد على درجة الحرارة داخل مناطق الفرن المختلفة
3CO + Fe2O3 اعلى من 700 2Fe+3 CO2
4-يجمع الحديد من قاع الفرن ويسحب من فتحة خاصة لقناة الحديد الغفل
ملحوظة :الحديد الناتج من الفرن العالي يسمى بالحديد الغفل
دور الحجر الجيري فى الفرن العالي
* يتفكك الحجر الجيري بالحرارة ويتكون أكسيد كالسيوم وثاني أكسيد الكربون
يتفاعل أكسيد الكالسيوم (أكسيد قاعدي) مع الأكاسيد الحامضة مثل (ثاني أكسيد السليكون & خامس أكسيد الفوسفور & أكسيد الألومونيوم) ويتكون الخبث الذي يطفو فوق الحديد ويمكن أكسدته
CaCO3 → CaO + CO2
CaO + Si O2 → CaSiO3 سليكات كالسيوم
CaO + P2O5 → Ca3 (PO4)2 فوسفات كالسيوم
CaO + Al2O3 → Ca(AlO2)2 الو ميتات كالسيوم
استخدامات الخبث
- رصف الشوارع والطرق - يدخل فى صناعة الأسمنت
علل لا يتأكسد الحديد بعد استخلاصه فى الفرن العالي بتيار الهواء الداخل للفرن
لان الخبث عندما يتكون يكون فى صورة سائلة لان درجة انصهاره منخفضة ويطفو فوق سطح الحديد ويمنع تأكسده بفعل تيار الهواء الداخل
الحديد الغفل
هو الحديد الناتج من الفرن العالي ويحتوى على 95% حديد وحوالي 4% كربون وكميات من المنجنيز والسيليكون والفوسفور والكبريت
أحوال وجود الكربون
1- فى صورة عنصرية وهو جرافيت اسود اللون
2-فى صورة مركب كيميائي هو كربيد الحديد السيمينت Fe3C

استخلاص الحديــد الإسفنجي بطريقــة مـــدركس
فكرة العمل
تعتمد هذه الطريقة على اختزال خام الهيماتيت بواسطة الغاز المائي وهو خليط من أول أكسيد الكربون والهيدروجين
ملحوظة:
هذه الطريقة تتم فى الشركة الوطنية للصلب بالدخلية فى الإسكندرية
 تحضير الغاز المائي:
يحضر الغاز المائي بامرار الغاز الطبيعي الذي تكون نسبة الميثان فيه 93% مع ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء فى محولات خاصة بها عامل حفاز
2CH4 + CO2 + H2¬O → 3CO + 5H2
الشحنة:
-خام الهيماتيت Fe2O3
-الغازات المختزلة (H2&CO)
☻طريقة تشغيل الفرن
-يلقى خام الحديد (الهيماتيت) من أعلى الفرن على شكل كرات
-يدفع تيار من الغازات المختزلة الساخنة وهى
( CO&H2) من فتحة جانبية من الفرن فتتم عملية الاختزال
المعادلة :
Fe2O3 + 3CO + 3H2 → 4Fe + 3CO2 + 3H2O
- يبرد الحديد في دائرة التبريد بواسطة الغازات المسالة لمنع أكسدة الحديد عند خروجه من الفرن
-الحديد الناتج يحتوى على نسبة من الكربون الذي ينتج من التحلل الحراري لأول أكسدة الكربون و الميثان

 نواتــج الإختـــزال
1-غاز H2O & CO2 تنقى وتبرد ثم تخلط بالغاز الطبيعي وتمرر على المحولات التي بها عامل حفاز لتتحول مرة أخرى إلى خليط من CO H2 &
2-نحصل على الحديد مختلط ببعض الشوائب فى صورة عنصرية غير متحدة مثل Mn & Si & P & C
-يطرق الحديد المنصهر طرقا شديد فتنفصل الشوائب ونحصل على حديد إسفنجي يستخدم في الأفران الكهربية لإنتاج الصلب
 علل دورة التبريد فى فرن مدركس مغلقة
لان الغازات الناتجة من عملية الاختزال يعاد خلطها بالغاز الطبيعي لتتحول مرة أخرى إلى خليط من الغازات المختزلة
2CH4 + CO2 + H2¬O → 3CO + 5H2
علل: يبرد الحديد الناتج من فرن مدركس قبل خروجه
(لمنع أكسدته)
علل: يحتوى الحديد الناتج من فرن مدركس على نسبة من الكربون
هذا الكربون ناتج من التحلل الحراري لأول أكسيد الكربون والميثان
CH4 + 2CO → 2C + H2O
CH4 1000 C+ 2H2
إنتــاج الحديـد الصلب مـن الحديـد الغفـل
 تعتمد عملية صناعة الصلب على عمليتين أساسيتين هم :-
-التخلص من الشوائب الموجودة فى الحديد الناتج من أفران الاختزال
-إضافة بعض المواد إلى الحديد لتكسبة بعض الخواص المطلوبة للأغراض الصناعية
 الطرق التى تستخدم لصناعة الحديد الصلب
1-المحولات الأكسجينية
2-الفرن المفتوح
3-الفرن الكهربائي
إنتاج الحديد الصلب بواسطة المحول الأكسجيني
تميز هذه الطريقة ب:- 1-سرعة الإنتاج 2-بساطة التشغيل
 وصف المحول الأكسجيني
-عبارة عن بوتقة كبيرة من الصلب
-تتحرك هذه البوتقة حول محور وسطى يمكن إمالتها لتفريغ محتوياتها
-هذه البوتقة مبطنة من الداخل بخام الألدولوميت
- ينفذ من فوهة المحول ماسورة لدخول الأكسجين النقى المسال .
علل يستخدم تيار من الأكسجين النقى فى المحول الأكسجيني عند استخلاص الحديد الصلب
لا يستخدم الهواء الجوى
-لان الهواء الجوى يكون من ضمن مكوناته النيتروجين. وهو ليس له أى دور فى عملية الأكسدة . ولكن له صفات غير مرغوب فيها مثل تقليل كفاءة الصلب لذوبان جزء منه فيه وكذلك يقلل من كمية الحرارة داخل المحول.
☻خطـوات التشغيــل:
-يصيب الحديد الغفل المنصهر فى المحول
-ينفخ الأكسجين تنقى بسرعة عالية وتحت ضغط شديد من خلال الفتحة العلوية للمحول في ماسورة وتكون على ارتفاع 70-80سم فوق سطح الشحنة.
-نتيجة لقوة دفع الأكسجين يتقعر سطح الحديد المنصهر وتزداد المساحة المعرضة منه لعمليات الأكسدة. يتخلل الأكسجين طبقة الحديد فترتفع درجة الحرارة
-يتكون الخبث ويطفو فوق سطح الحديد المنصهر يمال المحول ويزال الخبث
-يعدل المحول وتضاف سبيكة من الفيرو منجنيز (Mn&C&Fe)
خـام الألــدولوميت
عبارة عن خليط من كربونات الكالسيوم وكربونات الماغنسيوم (MgCO3 & CaCO3)
 علل إضافة سبيكة من الفيرو منجنيز إلى المحول الأكسجين عند استخلاص الحديد الصلب
-يتفاعل المنجنيز مع الأكسجين الموجود داخل الحديد المنصهر ويمنع تكون فقاعات هوائية داخل الحديد الصلب وتسبب زيادة صلابة الحديد.
 علل يوضع الحديد الغفل في المحول الأكسجين منصهر
لتوفير الطاقة اللازمة لصهر بعد تصلبه
علل تكون أنبوبة دفع الأكسجين على ارتفاع 80سم من الشحنة في المحول الأكسجيني
حتى يتقعر سطح الخام وتصبح المساحة المعروضة لعملية الأكسدة كبيرة من الخام.
 علل تفضل طريقة النفخ عند صناعة الصلب
لبساطة التشغيل وسرعة الإنتاج
 التفاعلات التى تحدث داخل الفرن
- تتأكد الشوائب الموجود فى الحديد وجزء من الحديد أيضا.
Si + O2 → SiO2
Fe + O2 → FeO
4P + 5O2 → 2P2O5
2C + O2 → 2CO
-S + O2 → SO2
-تتحد الأكاسيد القاعدية مثل FeO & MnO مع الأكاسيد الحامضة مثل P2O5 & SiO2 مع بطانة القرن (الالدولو ميت) ويتكون الخبث
CaO + Si O2 → CaSiO3 سليكات كالسيوم
CaO + P2O5 → Ca3 (PO4)2 فوسفات كالسيوم CaO + Al2O3 →Ca(AlO2)2 الو ميتات كالسيوم
 علل يبطن المحول الأكسجيني بالألد ولوميت
لان ألا لدولوميت يتفكك بالحرارة إلى أكسيد الكالسيوم والماغنسيوم وهى أكاسيد قاعدية تتفاعل مع الأكاسيد الحامضية مثل الشوائب لتكون الخبث.
CaO + Si O2 → CaSiO3 سليكات كالسيوم
CaO + P2O5 → Ca3 (PO4)2 فوسفات كالسيوم CaO + Al2O3 → Ca(AlO2)2 الو ميتات كالسيوم
الخــواص الفيزيقيــة للحـــديد :
1-الحديد النقي ليس له أي أهمية صناعية . 2-فلز ليس رمادي اللون .
3-جيد التوصيل للحرارة والكهرباء . 4-قابل للطرق والسحب .
5-ينصهر في درجة حرارة 1500 مْ 6- له خواص مغناطيسية .
7-كثافة الحديد 7.86 جرام / سم3 .
الخـواص الكيميائيـــــة للحديــد
علل : الحديد له حالة تأكسد +3 & + 2
- له حالة تأكسد (II) عندما يخرج زوج الإلكترونات في المستوى الفرعي 4S .
- له حالة تأكسد (III ) عندما يخرج إلكترونات من المستوى الفرعي 4S وإلكترون من المستوى 3d
ملحوظة :
لا يعطي الحديد حالة تأكسد تدل على خروج جميع الإلكترونات من المستويين الفرعين 4 S ، 3d وهم ( 8 إلكترون ) .
تأثيـر الهـواء :

1-الهواء الجاف لا يــؤثـــر .
2-الهواء الرطب يؤكسده ويفقد لمعانه .
3-الهواء الساخن .
يتفاعل الهواء مع الحديد المسخن لدرجة الاحمرار ويتكون أكسيد حديد مغناطيسي
3Fe + 2O2 تسخين لدرجة الاحمرار Fe3O4
تأثيــر الماء
3-بخار الماء
- بإمرار تيار من بخار الماء على حديد مسخن لدرجة الاحمرار يتكون أكسيد الحديد المغناطيسي في درجة حرارة 500 درجة مئوية
- 3Fe + 4H2O 500C Fe3O4 + 4 H2

تأثيـــر الأحماض
1-مع حمض الهيدروكوريك (مخفف – مركز – بارد – ساخن)
إمرار غاز كلوريد الهيدروجين على حديد مسخن لدرجة الاحمرار يتكون كلوريد حديد II
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
علل عند تفاعل حمض الهيدروكلوريك مع الحديد المسخن لدرجة الاحمرار يتكون كلوريد الحديد II لا يتكون كلوريد الحديد III
لان الهيدروجين الناتج يختزل كلوريد الحديد III إلى كلوريد الحديد II
Fe + 2HC → H2 + FeCl2
مـع حمض الكبـريتيــك
1- المخفف البارد يتكون كبريتات الحديد II ولا يتكون كبريتات الحديد III لآن الهيدروجين الناتج يختزل كبريتات الحديد III إلى كبريتات الحديد II
Fe + H2SO4 → H2 + Fe SO4
 علل: عند تفاعل الحديد مع حمض كبريتيك المخفف يتكون كبريتات الحديد II ولا يتكون كبريتات الحديد III
لان الهيدروجين الناتج يختزل كبريتات الحديد III إلى كبريتات الحديد II
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
 مع حمض الكبريتيك المركز الساخن (عامل مؤكسد)
يعطى كبريتات الحديد II وكبريتات الحديد III وثاني أكسيد كبريت وماء
3Fe + 8H2SO4 → FeSO4 + Fe2 (SO4)3 + H2O +SO2
*مع حمض النتريك
1- المخفف يتكون نترات الحديديك ويتصاعد غاز اكسيد النتريك عديم اللون
Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O
2-المركز يسبب خمول للحديد بسبب تكون طبقة من رقيقة من الاكسيد على سطح الفلز تمنع استمرار التفاعل هذا الحديد الخامل يمكن ازالتة بالحك او بواسطة حمض الهيدروكلوريك
س: من أكسيد الحديد III كيف نحصل على كلوريد حديد II ، كلوريد الحديدIII ، كبريتات حديد II وأكسيد حديد مغناطيسي
Fe2O3 + CO+H2 → Fe+ CO2 + H2O
Fe + HCl → FeCl2+ H2
Fe+Cl2 → FeCl3
Fe+H2SO4 dil FeSO4+H2
Fe+ H2Oتسخين لدرجة الاحمرار Fe3O4+ H2
س: بواسطة برادة حديد كيف تميز بين حمض كبريتيك مخفف ومركز
- مع حمض الكبريتيك المخفف يتكون كبريتات الحديد II
-المركز يتكون كبريتات الحديد II & III وغاز ثاني أكسيد كبريت
- Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
-Fe3O4 + 4H2SO4 → FeSO4 +Fe2(SO4)3¬¬ + H2O
س :بواسطة برادة الحديد كيف تميز بين حمض نتريك المخفف والمركز
علل لا يتفاعل الحديد مع حمض النتريك المركز
لأن الحمض يسبب خمول كيميائي للحديد ولا يتفاعل معة بسبب تكون طبقة من أكسيد الحديد الغير مسامية تمنع وصول الحمض إلى الحديد
☻ مع الكلور
يتكون كلوريد الحديد III لأن الكلور عامل مؤكسد
2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3
علل يتكون كلوريد الحديد IIIولا يتكون كلوريد الحديد II عند إضافة الكلور على الحديد والتسخين
لان الكلور عامل مؤكسد يؤكسد كلوريد الحديد II إلى كلوريد الحديد III
2Fe + 3Cl2 →2FeCl3
س: بواسطة برادة حديد كيف تميز بين غاز الكلور وغاز كلوريد الهيدروجين ؟
-مع الكلور يتكون كلوريد الحديد III مع كلوريد الهيدروجين يتكون كلوريد الحديد II ويتصاعد غاز الهيدروجين
2Fe + 3Cl2 →2FeCl3
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
مع الكبريــت ( عامل مختزل ) يتكون كبريتيد الحديد II
Fe + S → FeS
علل عند تسخين الكبريت مع الحديد يتكون كبريتد الحديد II ولا يتكون كبريتد الحديدIII
لان الكبريت عامل مختزل Fe + S → FeS
 علل يتصاعد غاز كريه الرائحة عند إضافة حمض هيدروكلوريك على كبريتد الحديد II
-الغاز هو كبريتيد الهيدروجين FeS + 2HCl→FeCl2 + H2S
س: كيف تميز عمليا بين برادة حديد وكبريتيد حديد بواسطة حمض الهيدروكلوريك
-مع برادة حديد يتكون كلوريد حديد Fe+ HCl → FeCl2 +H2
-مع كبريتد الحديد II يتصاعد غاز H2S كريه الرائحة FeS + HCl → FeCl2 + H2S
أكاسيـد الحـــــــديــــــــــد
أكسيد الحديديك II
 طريقة التحضير
1-تسخين اكسالات الحديد IIبمعزل عن الهواء COO
Fe → FeO + CO + CO2
COO
2-اختزال الأكاسيد الأعلى بالهيدروجين
Fe2O3 + H2 400-700 C 2Fe O+ H2O
Fe3O4 + H2 400-700 C FeO + H2O
علل عند تسخين اكسالات الحديد II بمعزل عن الهواء يتكون أكسيد الحديد II ولا يتكون أكسيد الحديد III
بسبب تكون أول أكسيد الكربون الذي يقوم كعامل مختزل يختزل أكسيد الحديد III إلى أكسيد الحديد II
Fe (COO)2→ FeO + CO + CO2
الخواص الفيزيقية
1 -مسحوق اسود لا يذوب في الماء 2-لا ينجذب إلى أكسيد الحديد المغناطيسي ( المغناطيس)
 الخواص الكيميائية
1-يتأكسد بسهولة فى الهواء الساخن 4Fe O+ O2 → Fe2O3
2- يتفاعل مع الأحماض وينتج أملاح الحديد II FeO + H2SO4 → Fe2SO4 + H2O
أكسيد الحديديك III
 التحضير
*تسخين كبريتات الحديد II
2FeSO4 → Fe2O3 + SO2 + SO3
• اضافة محلول قلوى الى املاح الحديد III يترسب هيدروكسيد الحديد III على شكل راسب بنى محمر
وعند تسخين الهيدركسيد عند درجة حرارة اعلى من 200 يتكون اكسيد الحديد III
FeCl3 + 3NH4OH → Fe(OH)3+3NH4OH
2Fe(OH ) 3 200 C Fe2O3 +3 H2O
* تسخين أكسيد الحديد II فى الهواء الجوى
4FeO + O2 → 2Fe2O3
*أكسدة أكسيد الحديد المغناطيسي
2Fe3O4 + ½ O2 → 3Fe2O3
الخواص الفيزيقية
1-مسحوق احمر يستخدم فى الدهانات 2-لا يذوب في الماء
3-لا ينجذب ناحية المغناطيس 4-يعرف بالهيماتيت
*الوجود
يوجد فى خام الهيماتيت فى الطبيعة
الخواص الكيميائية
1-يتفاعل مع الأحماض المركزة الساخنة ويعطى املاح الحديد III
Fe2O3 + H2SO4 conc / heat Fe2( SO4 ) 3 + 3H2O
2-فعل العوامل المختزلة
* أول أكسيد الكربون والهيدروجين ( الغاز المائي)
Fe2O3 + CO + H2O→ Fe + CO2 + H2O
Fe2O3 +CO اعلى من 700 درجة Fe+ CO2
أكسيد الحديد المغناطيسي ( حجر الحمـــــــل )
طريقة التحضير
* تسخين الحديد في الهواء لدرجة الاحمرار
3Fe + 2O3 → Fe3O4
* إمرار بخار ماء على الحديد المسخن لدرجة الاحمرار
3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2
*تسخين أكسيد الحديد IIIفى درجة حرارة من 230 : 300 مع أول أكسيد الكربون
Fe2O3 + CO 230 : 300C Fe3O4 + CO2
 الخواص الفيزيقية
1-خليط من أكسيد الحديد IIو III
2-مسحوق اسود لا يذوب في الماء
3- مغناطيس قوى
 الخواص الكيميائية
1-يتفاعل مع الأحماض المركزة ويعطى أملاح الحديد IIواملاح الحديد III
Fe3O4 + 4H2SO4 conc FeSO4 +Fe2( SO4)3 + H2O
2-فعل العوامل المختزلة
* الهيدروجين
Fe3O4 + H2 700 :400 FeO+ H2O
3-فعل العوامل المؤكسدة
2Fe3O4 + ½ O2 → 3Fe2O3
س من الحديد كيف نحصل على أكسيد الحديد II و III و المغناطيسي
Fe+ O2 500 Fe3O4
Fe3O4 + H2 400:700 FeO + CO2
FeO + O2 heat Fe2O3
من كبريتات الحديد IIكيف نحصل على أكاسيد الحديد الثلاثة
FeSO4 heat Fe2O3 +SO2 + SO3
Fe2O3 + H2 400:700 Fe3O4 + CO2
Fe3O4 + H2 400:700 FeO + CO2
س : كيف تميز بين أكسيد الحديدوز وأكسيد الحد يديك وأكسيد الحديد المغناطيسى
*اكسيد الحديدوز يتفاعل مع حمض الهيدروكلوريك والكبرتيك المخففين ويكون املاح الحديد II
FeO + HCl → FeCl2 + H2O
FeO + H2SO4 → FeSO4 + H2O
*اكسيد الحديديك لايتفاعل مع حمض الهيدروكلوريك والكبرتيك المخففين ولكن يتفاعل من الأحماض المركزة الساخنة ويكون املاح الحديد +3
Fe2O3 + H2SO4 → Fe2(SO4 )3 + H2O
Fe2O3 + HCl → FeCl3 + H2O
* اكسيد الحديد المغناطيسى لايتفاعل مع حمض الهيدروكلوريك والكبرتيك المخففين ولكن يتفاعل من الأحماض المركزة الساخنة ويكون املاح الحديدIII& II
Fe3O4 + H2SO4 → Fe2(SO4 )3 + FeSO4 + H2O
Fe2O3 + HCl → Fe Cl3 +FeCl2 + H2O
*الكشف عن كاتيون الحديد
Fe+2 Fe+3
مع هيدروكسيد الامونبوم -يتكون راسب أبيض من هيدروكسيد الحديد+2
- يتحول إلى ابيض مخضر عند تعرضة للهواء الجوى
FeSO4 + NH4OH 
(NH4)2SO4 +Fe(OH)2 يتكون راسب بنى محمر من هيدروكسيد الحديد +3 -لايذوب فى وفرة من الصودا الكاوية
FeCl3 + NH4OH  NH4Cl+Fe(OH)3
مع هيدروكسيد
الصوديوم يتكون راسب أبيض مخضر من هيدروكسيد الحديد +2
FeSO4 + NaOH 
Na2SO4 + Fe (OH) 2 يتكون راسب بنى محمر من هيدروكسيد الحديد +3لايذوب فى وفرة من الصود الكاوية
FeCl3 + NaOH  NaCl+Fe(OH)3

السبائـــــــــــك
 تعريف السبيكة:
خليط متجانس من عدة عناصر قد تكون فلزات وأحيانا لافلزات مع بعضها بنسب معينة حتى تكتسب صفات جديدة لتلائم الغرض التى تستخدم فية
 تتكون السبائك من فلزين أو اكثر مثل:
-الحديد والكروم -الحديد والفانديوم -الحديد والمنجنيز والكربون -الحديد والنيكل
 طــرق تحضيــر السبائــك
1- الصهــر عن طريق صهر الفلزات مع بعضها بنسب معينة ثم تصب السبيكة فى قوالب وتترك
لتبرد تدريجيا حتى تتجمد
2-التـرسيب الكهربــي : يوضع في حوض التحليل محاليل لأملاح فلزين أو اكثر بنسب معينة بحيث يتم
الترسيب للفلزات في وقت واحد وبنفس النسب المكونة للسبيكة مثل:
- تغطية المقابض الحديدية بالنحاس الأصفر (Zn,Cu) عن طريق ترسيبه كهربيا من محلول يحتوى أيونات النحاس و الخارصين على هذه المقابض
 علل تستخدم الفلزات غالبا فى صورة سبائك
لأنها تكسبة خواص فيزيقية وكيميائية ومغناطيسية جديدة لم تكن موجودة بالفلز النقي مما تجعله أكثر قدرة على مقاومة التآكل والصدأ وتحمل الصدمات
السبائك الإستبدالية
- فيها يتم استبدال بعض ذرات الفلز الأصلي فى الشبكة البلورية بذرات من الفلز المضاف
-يتم استبدال ذرات الفلز الأصلي بعد مساوي له من ذرات الفلز المضاف.
الشروط الواجب توافرها العناصر التي تكون سبيكة إستبدالية
1-متقاربة فى القطر و الحجم 2-متقاربة فى الخواص الكيميائية 3-متشابهة فى الشكل البلورى
☻أمثلة:
1- سبيكة النحاس والذهب يقعان فى المجموعة 1B
2-سبيكة الحديد والكروم تقاوم التأكسد فى درجات الحرارة المرتفعة
3- سبيكة الحديد والكروم والنيكل:- التى تقاوم الصدأ منها الصلب الذي لا يصدأ (ستانلس ستيل) التى تستخدم فى صناعة الآلات الجراحية وأواني الطهي
علل: تكون فلزات السلسلة الانتقالية الأولي سبائك إستبدالية منتظمة الشكل:
-تقارب حجم ذرات هذه العناصر ومتقاربة فى الخواص الكيميائية ومتشابهة فى الشبكة البلورية
السبائــك البيــن فلزيــة
 السبائك البين فلزية
تكون هذه السبائك نتيجة اتحاد كيميائي بين العناصر المكونة للسبيكة وتكوين مركبات كيميائية جديدة تتميز بـ:-
- خواصها غير خواص الفلز الاصلى
- تكون المركبات صلبة تتكون من فلزات لاتقع فى مجموعة واحدة من الجدول الدروى
-لا تتفق الصيغ الكيميائية لهذه السبائك مع القوانين التكافؤ
-قد تتكون من فلزين أو من عنصر لافلز مع فلز
 مثل سبيكة كربيد الحديد السيمنتيت Fe3C (حديد وكربون متصل)
*الوجود: فى الحديد الصلب الكربونى و الحديد الزهر
 علل: السيمنيت سبيكة بينفلزية
-لأنها تتكون من عناصر نتيجة اتحاد كيميائي بين العناصر المكونة لها
وتكون صلبة عادة و صيغتها الكيميائية لا تتفق مع قوانين التكافؤ
-لا تقع العناصر المكونة لها فى مجموعة واحدة
س: كيف تميز بين سبيكة للحديد والكربون والحديد إحداهما بينية و الأخرى بين فلزية
س: كيف تميز بين سبيكة من الكربون والحديد المنفصل وسبيكة من الكربون والحديد المتصل:
بإضافة حمض الهيدروكلوريك على كل منهم
-إذا تكون راسب اسود الكربون تكون سبيكة بينية حديد وكربون منفصل
Fe&C + HCl → FeCl2 +H2+C
-إذا تصاعد غازات هيدروكربونية تكون سبيكة بين فلزية حديد وكربون متصل
- Fe&C + HCl → FeCl2 + غازات هيدروكربونية كريهة الرائحة

السبائك البينية
 تعريف السبائك البينية
تتكون السبيكة البينية عندما تحتل ذرات العنصر المضاف المسافات البينية فى الشبكة البلورية للفلز الأصلي
 تفسير السبيكة البينية
*يتكون الحديد النقى مثل باقي الفلزات من شبكة بلورية مكونة من ذرات الفلز مرصوصة رصا محكما
*عند الطرق على سطح الفلز يمك ان تتحرك طبقة من ذرات الفلز فوق الطبقة الأخرى.
*عند إدخال فلز إلى الفلز الأصلي لتكوين السبيكة فانه:-
إذا كانت ذرة الفلز المضاف اكبر حجما من ذرة الفلز الأصلي :-
فأنها تؤثر فى انزلاق طبقات الفلز على بعضها وبالتالي تتغير خواصه مثل الطرق والسحب وتصبح السبيكة اكثر صلابة من الفلز النقى
إذا كان حجم ذرة العنصر المضاف اصغر حجما من ذرة العنصر الأصلي :-
فإنها تداخل فى المسافات البينية لذرات الفلز الأصلي وهذا يؤدى إلى تغير فى نظام الطبقات فلا تنزلق على يعضها كما فى الفلز النقى وتغير هذة الذرات فى خواص السحب والطرق ودرجة الانصهار والخواص الكهربية والمغناطيسية والصلابة
مثل: سبيكة الحديد والكربون المنفصل
س:كيف يمكن التميز بين سبيكة من الحديد والنحاس وسبيكة من الحديد والخارصين
-بإضافة حمض هيدروكلوريك
*في حالة سبيكة الحديد والنحاس يتفاعل الحديد ويتكون راسب احمر من النحاس
Cu & Fe + HCl → FeCl2 + H2 + Cu
* في حالة سبيكة الحديد والخارصين تذوب كلها نتيجة تفاعل كل من الحديد والخارصين مع الحمض
(Fe&Zn) + HCl → FeCl2 + ZnCl2 + H2
 علل لا يستخدم الحديد بمفرده فى الصناعة ولكن يستخدم على شكل سبائك
لان استخدام الفلزات فى صورة سبائك تؤدى الى :-
1-تحسين خواص الفلز .
2-إكساب الفلزات خواص جديدة مرغوب فيها مثل مقاومة التآكل وزيادة الصلابة والخواص المغناطيسية والكهربية

» الدرس الرابع ... قانون اوم
» الدرس الرابع ... البكتيريا
» الدرس الرابع ... الاملاح
» الدرس الرابع ... المركب
» الدرس الرابع ... غاز الاوكسجين