Dəmir bəşər tarixində ən çox istifadə edilən metallardan biridir və onun tətbiqi qədim alətlərdən tutmuş müasir tikinti materiallarına qədərdir. Onun ən sadə və ən tanış formaları arasında min illər boyu ağac, metal və digər materialları birləşdirmək üçün istifadə edilən dəmir mismarlar var. Həm elm təhsilində, həm də praktiki müzakirələrdə ortaya çıxan ümumi sual, dəmir dırnaqların kimyəvi təbiətinə görə Fe²⁺ (dəmir) və ya Fe³⁺ (dəmir) olmasıdır. Buna cavab vermək üçün metal dəmir, oksidləşmə vəziyyəti və dəmirin ətraf mühitdə necə davranması arasındakı fərqi başa düşməliyik.
Metal kimi dəmir (Fe⁰)
Dəmir mismardan ilkin formada danışdığımız zaman o, kimyəvi cəhətdən Fe⁰ kimi yazılmış metal dəmirdən ibarətdir. Bu vəziyyətdə dəmir atomları ion deyildir (onlar elektron itirməmiş və ya qazanmamışlar). Bunun əvəzinə, onlar valent elektronların lokallaşdırıldığı və bir çox atom arasında paylaşıldığı bir metal qəfəs quruluşunda mövcuddur. Məhz buna görə də metal dəmir elektrik cərəyanını keçirir, çevikdir və dırnaq, şüa və ya təbəqə halına salına bilər.
Beləliklə, dəqiq desək, yeni bir dəmir mismar Fe²⁺ və ya Fe³⁺ deyil - Fe⁰-dir.
Dəmir dırnaqlar paslandıqda nə baş verir?
Təzə hazırlanmış dəmir mismar metal Fe⁰ olsa da, nadir hallarda uzun müddət belə qalır. Dəmir reaktivdir və nəmə və oksigenə məruz qaldıqda korroziyaya məruz qalır və dəmir oksidləri əmələ gətirir - ümumiyyətlə pas kimi tanınır.
Fe²⁺ (Dəmir ionu): Dəmir atomları iki elektron itirdikdə Fe²⁺ olur. Bu, adətən korroziyanın erkən mərhələlərində və ya dəmir turşu məhlullarında həll edildikdə baş verir. FeO (dəmir (II) oksidi) kimi birləşmələr dəmir dəmiri ehtiva edir.
Fe³⁺ (Dəmir ionu): Dəmir üç elektron itirdikdə Fe³⁺ olur. Bu, Fe₂O₃ (dəmir (III) oksidi) kimi daha çox oksidləşmiş birləşmələrdə yaygındır. Dəmir ionları tez-tez pasın qırmızı-qəhvəyi rəngi ilə əlaqələndirilir.
Pas tək, vahid birləşmə deyil, əksinə Fe²⁺ və Fe³⁺ oksidləri və hidroksidlərin qarışığıdır, tez-tez nəmlənmiş dəmir (III) oksidi Fe₂O₃·xH₂O kimi təmsil olunur.
Bu o deməkdir ki, dəmir mismar paslandıqda yerli mühitdən və oksidləşmə mərhələsindən asılı olaraq həm Fe²⁺, həm də Fe³⁺ növləri ola bilər.
Fe² və Fe³: Kimyəvi Fərq
Fe²⁺ və Fe³⁺ arasındakı fərq onların elektron konfiqurasiyası və kimyəvi davranışındadır:
Fe²⁺ (Dəmir)
İki elektron itirdi
Bir qədər böyük ion radiusu
Oksigen az olan mühitlərdə daha sabitdir
FeO, FeSO₄ kimi birləşmələrdə tapılır
Fe³⁺ (Dəmir)
Üç elektron itirdi
Daha güclü oksidləşdirici xüsusiyyətlər
Oksigenlə zəngin mühitlərdə daha sabitdir
Fe₂O₃, FeCl₃ kimi birləşmələrdə tapılır
Dırnaqlar havaya (oksigenlə zəngin) və tez-tez nəmə məruz qaldığından, Fe³⁺ birləşmələri zamanla pasda üstünlük təşkil edir və ona xarakterik qırmızımtıl rəng verir.
Praktik təsirlər
Tikintidə: Xarici və ya struktur istifadəsi üçün dırnaqları seçərkən, korroziya əsas narahatlıq doğurur. İstehsalçılar tez-tez dəmir dırnaqlarını sink (sinkləmə) və ya digər qoruyucu təbəqələrlə örtürlər, çünki həm Fe²⁺, həm də Fe³⁺ əmələ gəlməsi dırnağı zəiflədir.
Kimya təhsilində: Şagirdlər tez-tez dəmirin oksidləşmə vəziyyətini qarışdırırlar. Dırnaq özü Fe⁰-dir, lakin ətraf mühitə məruz qaldıqdan sonra Fe²⁺ və Fe³⁺ birləşmələrinə çevrilir.
Sənayedə: Dəmirin Fe²⁺ və ya Fe³⁺ vəziyyətində olub olmadığını anlamaq suyun təmizlənməsi, metallurgiya və batareya dizaynı kimi proseslərdə çox vacibdir, çünki iki ion çox fərqli kimyəvi reaktivliyə malikdir.
Nəticə
Beləliklə, dəmir dırnaqlar Fe² və ya Fe³? Cavab heç biri deyil - ən azı başlanğıcda deyil. Saf dəmir mismar metal dəmirdən Fe⁰ hazırlanır. Lakin oksigen və nəmlə reaksiyaya girdikdən sonra korroziyaya başlayır. Erkən mərhələlərdə Fe²⁺ (dəmir) ionları əmələ gəlir və oksidləşmə davam etdikcə Fe³⁺ (dəmir) ionları daha çox yayılır və pasın əmələ gəlməsinə səbəb olur. Real dünya şəraitində korroziyaya uğramış dırnaq çox vaxt Fe²⁺ və Fe³⁺ birləşmələrinin qarışığıdır.
Qısacası: dəmir dırnaqları Fe⁰ kimi başlayır, lakin ətraf mühitə məruz qalma onları zamanla həm Fe²⁺, həm də Fe³⁺ birləşmələrinə çevirir.
Göndərmə vaxtı: 09-13-2025
