Երկաթը մարդկային պատմության մեջ ամենատարածված մետաղներից մեկն է, եւ դրա դիմումները տատանվում են հին գործիքներից մինչեւ ժամանակակից շինանյութեր: Իր ամենապարզ եւ ծանոթ ձեւերի թվում են երկաթյա եղունգները, որոնք հազարավոր տարիներ են օգտագործվել փայտի, մետաղի եւ այլ նյութեր միանալու համար: Ընդհանուր հարցը, որը ծագում է ինչպես գիտական դաստիարակության, այնպես էլ գործնական քննարկումների մեջ, արդյոք երկաթե եղունգները իրենց քիմիական բնության մեջ Fe⁺⁺ (գունավոր) կամ Fe³⁺ (Ferric) են: Դրան պատասխանելու համար մենք պետք է հասկանանք մետաղական երկաթի, օքսիդացման պետությունների միջեւ տարբերությունը, եւ ինչպես է երկաթը վարվում շրջակա միջավայրում:
Երկաթ, որպես մետաղ (FE⁰)
Երբ մենք խոսում ենք երկաթյա մեխի մասին իր սկզբնական ձեւով, այն բաղկացած է մետաղական երկաթից, որը քիմիապես գրված է որպես Fe⁰: Այս վիճակում երկաթի ատոմները իոններ չեն (նրանք չեն կորցրել կամ չեն ստացել էլեկտրոններ): Փոխարենը, դրանք գոյություն ունեն մետաղական վանդակավոր կառուցվածքում, որտեղ վալենտային էլեկտրոնները դելոկավորված են եւ կիսում են բազմաթիվ ատոմների միջով: Սա է պատճառը, որ մետաղական երկաթը էլեկտրաէներգիա է իրականացնում, դյուրավառ է, եւ կարող է ձեւավորվել եղունգների, ճառագայթների կամ թերթիկների մեջ:
Այսպիսով, խստորեն ասելով, նոր երկաթե մեխը Fe⁺⁺ կամ Fe³⁺ չէ, դա fe⁰ է:
Ինչ է պատահում, երբ երկաթե եղունգները ժանգոտվում են:
Չնայած թարմ արտադրված երկաթե մեխը երկաթյա Fe⁰ է, այն հազվադեպ է մնում այդ ճանապարհը երկար ժամանակ: Երկաթը ռեակտիվ է եւ, երբ ենթարկվում է խոնավության եւ թթվածնի, ենթարկվում է կոռոզիայից, ձեւավորելով երկաթե օքսիդներ, որոնք սովորաբար հայտնի են որպես ժանգ:
Fe⁺⁺ (գունավոր իոն). Երբ երկաթի ատոմները կորցնում են երկու էլեկտրոն, դրանք դառնում են Fe⁺⁺: Սա սովորաբար տեղի է ունենում կոռոզիայի վաղ փուլերում կամ երբ երկաթը լուծվում է թթվային լուծումներով: Feo- ի նման միացությունները (երկաթ (II) օքսիդ) պարունակում են գունավոր երկաթ:
Fe³⁺ (Ferric Ion). Երբ երկաթը կորցնում է երեք էլեկտրոն, այն դառնում է Fe³⁺: Սա տարածված է ավելի օքսիդացված միացություններում, ինչպիսիք են Fe₂o₃ (Iron (III) օքսիդ): Ferric I- ները հաճախ կապված են ժանգի կարմրավուն շագանակագույն գույնի հետ:
Ժանգը ոչ մի, միասնական միացություն չէ, այլ ավելի շուտ Fe⁺⁺ եւ Fe³⁺ օքսիդների եւ հիդրօքսիդների խառնուրդը, որը հաճախ ներկայացվում է որպես խոնավացված երկաթ (III) օքսիդ, Fe₂o₃ · Xh₂o:
Սա նշանակում է, որ երբ երկաթե եղունգների խանգարումները կարող են ներկա լինել, թե տեղական միջավայրից, կախված տեղական միջավայրից եւ օքսիդացման փուլից:
Fe² ընդդեմ FE³. Քիմիական տարբերակում
Fe⁺⁺- ի եւ Fe³⁺- ի միջեւ ընկած տարբերությունը իրենց էլեկտրոնի կազմաձեւում եւ քիմիական պահվածքում.
Fe⁺⁺ (գունավոր)
Կորցրեց երկու էլեկտրոն
Մի փոքր ավելի մեծ իոնային շառավիղ
Ավելի կայուն է թթվածնային աղքատ միջավայրում
Գտնվել է Feo, Feso₄- ի նման միացություններում
Fe³⁺ (Ferric)
Կորցրեց երեք էլեկտրոն
Ավելի ուժեղ օքսիդացնող հատկություններ
Ավելի կայուն է թթվածնի հարուստ միջավայրում
Հայտնաբերվել են Fe₂o₃, fecl₃- ի նման միացություններում
Քանի որ եղունգները ենթարկվում են օդի (թթվածնի հարուստ) եւ հաճախ խոնավություն, ժամանակի ընթացքում գերիշխում են ժանգի մեջ, ինչը այն տալիս է բնորոշ կարմրավուն երանգ:
Գործնական հետեւանքներ
Շինարարության մեջ. Բացօթյա կամ կառուցվածքային օգտագործման համար եղունգներ ընտրելիս կոռոզիան առանցքային մտահոգություն է: Արտադրողները հաճախ վերարկուի եղունգներ են պարունակում ցինկ (գալանացմամբ) կամ այլ պաշտպանիչ շերտերով `ժանգը կանխելու համար, քանի որ եւ Fe⁺⁺- ը եւ Fe³⁺ ձեւավորումը թուլացնում են եղունգը:
Քիմիայի կրթության մեջ ուսանողները հաճախ շփոթում են երկաթի օքսիդացման պետությունները: Եղունգը ինքնին Fe⁰ է, բայց մեկ անգամ շրջակա միջավայրին ենթարկվելուց հետո այն վերածվում է Fe⁺⁺ եւ Fe³⁺ միացությունների:
Արդյունաբերության մեջ. Հասկանալը, թե երկաթը Fe⁺⁺ կամ Fe³⁺ պետության մեջ շատ կարեւոր է ջրի բուժման, մետալուրգիայի եւ մարտկոցի ձեւավորման համար, քանի որ երկու իոնները ունեն շատ տարբեր քիմիական ռեակտիվություններ:
Եզրափակում
Այսպիսով, երկաթյա եղունգներն են Fe² կամ Fe³: Պատասխանը ոչ - գոնե ոչ սկզբում: Մաքուր երկաթե մեխը պատրաստված է մետաղական երկաթից, Fe⁰: Այնուամենայնիվ, երբ դա արձագանքում է թթվածինով եւ խոնավությունից, այն սկսում է կոռոզիել: Վաղ փուլերում Fe⁺⁺ (գունավոր) իոնների ձեւը, եւ քանի որ օքսիդացումը շարունակվում է, Fe³⁺ (Ferric) իոնները դառնում են ավելի տարածված ժանգի ձեւավորմանը: Իրական աշխարհի պայմաններում կոռոզացված եղունգը հաճախ Fe⁺⁺ եւ Fe³⁺ միացությունների խառնուրդ է:
Մի խոսքով, երկաթե եղունգները սկսվում են որպես Fe⁰, բայց շրջակա միջավայրի բացահայտումը ժամանակի ընթացքում դրանք վերածում է ինչպես Fe⁺⁺ եւ Fe³⁺ միացությունների:
Փոստի Ժամը 09-13-2025
