Залізо як хімічний елемент у хімії - формули та визначення з прикладами

Фуррум це один із найважливіших металевих елементів. Його проста речовина - метал залізо - людина використовує вже кілька тисячоліть. Без заліза та його сплавів не можна уявити сучасне життя. З'єднання Феррума відіграють особливу роль живої природи.

Атом Феррума може втратити 2 електрони і перетворитися на іон

Залізо

Феррум утворює просту речовину - залізо. З цього металу виготовляли знаряддя праці та зброю за тисячі років до нашої ери. Тоді людина використовувала метеоритне залізо, а пізніше навчилася отримувати метал із руди.

Поширеність феруму у природі

За поширеністю в земної кори Феррум поділяє з Кальцієм б-7 місця (у кожній тисячі атомів міститься по 18 атомів цих елементів).

Відомо багато природних сполук Ферруму. Сполуки Феррума з Оксигеном — червоний, магнітний та бурий залізняки — є сировиною для одержання заліза; це залізняк. Понад 14% їх розвіданих запасів перебувають в Україні. Криворізьке родовище – одне з найбільших у світі.

Крім сполук Феррума, у природі іноді зустрічається метеоритне залізо.

Невелика кількість Ферруму міститься в природної води (у вигляді іонів При її кип'ятінні на стінках судини утворюється накип, який має жовтуватий відтінок через домішки сполук Феррума.

За твердженнями вчених, залізо разом із нікелем утворюють ядро ​​нашої планети.

У живих істотах Феррума дуже мало. Іони входять до складу гемоглобіну крові. Це з'єднання «переносить» кисень від легень до живих тканин, а частина вуглекислого газу – від тканин до легень. Завдяки наявності Феррума гемоглобін, а отже, і кров мають червоний колір.Недостатня кількість цього елемента в організмі спричиняє недокрів'я. Тому рекомендують частіше вживати багаті на Феррум гречку, яблука, буряк, зелені овочі.

В організмі дорослої людини міститься 3-5 г ферумів.

Фізичні властивості заліза

Залізо — сірувато-сріблястий пластичний метал, що плавиться за температури 1539 °С, притягується магнітом. Утворює багато сплавів із різними металами.

Хімічні властивості заліза

Залізо виявляє у хімічних реакціях достатню активність, але вона змінюється в залежності від розміру частинок та наявності домішок. Так, у дуже подрібненому стані цей метал самозаймається на повітрі. Досить чисте залізо (наприклад, метеоритне) не іржавіє.

На відміну від кисню, що реагує майже з усіма простими речовинами, залізо взаємодіє лише з неметалами.

Реакції з неметалами

При сильному нагріванні на повітрі залізо розжарюється і повільно окислюється, а чистому кисні горить. Дуже ефектним є досвід зі спалювання леза або сталевої пружинки (рис. 67). На пружинці закріплюють сірник (навпроти головки) і затискають її в лабораторих щипцях. Сірника, опущена головкою вниз, підпалюють. Коли полум'я досягне пружинки, її одразу переносять у склянку з киснем. Дно судини наперед засипають шаром піску, щоб на скло не потрапили краплі розплавленого металу. Пружинка згоряє в кисні, розкидаючи іскри на всі боки (це нагадує зварювання металу):

Мал. 67. Горіння сталевої пружинки у кисні

Формулу продукту реакції можна записати і так: Цей запис свідчить про те, що речовина є з'єднанням двох оксидів Ферруму, а не їх сумішшю. Хімічна назва сполуки — ферум оксид, а тривіальна — залізна окалина.
Реакції між металами не трапляються.

Залізо згоряє і в газі хлору (рис. 68):

Мал. 68. Горіння заліза у хлорі

Якщо нагріти суміш порошків заліза та сірки, то за певної температури починається реакція, яка відбувається з виділенням значної кількості теплоти. Продуктом реакції є сполука Ферруму

Реакція із водою. Залізо при високій температурі може взаємодіяти з водою (розжарений метал реагує з водяною парою):

Раніше за допомогою цієї реакції отримували у промисловості водень.

Іржавіння (корозія) заліза

З водою залізо реагує і у звичайних умовах, але дуже повільно та за участю кисню. В результаті на поверхні металу утворюється коричневий або жовто-бурий наліт - іржа. Руйнування заліза під дією води та кисню називають іржавінням, або корозією.

Використавши для іржі формулу запишемо рівняння реакції:

Щорічно через корозію втрачається приблизно 1/5 всього виробленого металу (рис. 69, а). Для запобігання руйнуванню заліза його змащують спеціальними

Мал. 69. Корозія заліза: а — бочка, яку з'їла іржа; б - іржавий дріт, на якому закріплена оцинкована залізна сітка

мастилами, що покривають фарбами, лаками, керамічними емалями, шаром іншого металу, стійкого до корозії, — нікелю, хрому, цинку (рис. 69, б).

Повністю виключає корозію заміна заліза нержавіючою сталлю - сплавом заліза з хромом та нікелем.

Застосування заліза

Напевно, немає такої галузі виробництва чи споживання, де не використовувалися чавун і сталь — найважливіші сплави з урахуванням заліза. З чавуну відливають металеві вироби різного призначення, а зі сталі виготовляють арматуру, рейки, труби, інструменти, транспорт, зброю, військову техніку, заліза, промислове обладнання тощо.(Схема 10).

Схема 10. Застосування заліза

Висновки:

1. Феррум – металевий елемент; його проста речовина - метал залізо. Крім атомів Феррума, існують іони + і , які входять до складу сполук Феррума та Феррума Феррум широко поширений у літосфері. Природні сполуки цього елемента з Оксиген є залізними рудами.
2. Залізо - тугоплавкий метал, який притягується магнітом, вступає в реакції з активними неметалами, реагує з водою, зокрема за наявності кисню.
3. Хімічне перетворення заліза за участю кисню та води називають іржавінням, або корозією.
4. Для запобігання корозії вироби із заліза покривають фарбами, лаками, мастилами або шаром іншого металу. Часто замість заліза використовують нержавіючу сталь - сплав заліза з хромом та нікелем.
5. Сплави на основі заліза, насамперед чавун та сталь, широко використовують у промисловості, техніці, інших галузях.

• Озон як хімічний елемент
• Оксиди у хімії
• Основи в хімії
• Кислоти в хімії
• Атом у хімії
• Кисень як хімічний елемент
• Водень як хімічний елемент
• Вода в хімії та її елементний склад, молекулярна будова, формула та молярна маса

При копіюванні будь-яких матеріалів із сайту evkova.org обов'язкове активне посилання на сайт www.evkova.org

Сайт створений колективом викладачів на некомерційній основі для додаткової освіти молоді

Сайт пишеться, підтримується та керується колективом викладачів

Telegram та логотип telegram є товарними знаками корпорації Telegram FZ-LLC.

Cайт носить інформаційний характер і за жодних умов не є публічною офертою, яка визначається положеннями статті 437 Цивільного кодексу РФ.Ганна Євкова не надає жодних послуг.

Fe | Залізо

Залізо (Лат. Ferrum), Fe, хімічний елемент VIII групи періодичної системи, атомний номер 26, атомна маса 55,847. Походження як латинського, і російського назв елемента однозначно встановлено. Природне залізо є сумішшю чотирьох нуклідів з масовими числами 54 (вміст у природній суміші 5,82% за масою), 56 (91,66%), 57 (2,19%) і 58 (0,33%). Конфігурація двох зовнішніх електронних шарів 3s 2 p 6 d 6 4s 2 . Зазвичай утворює сполуки у ступенях окиснення +3 (валентність III) та +2 (валентність II). Відомі також сполуки з атомами заліза в ступенях окиснення +4, +6 та деяких інших.

У періодичній системі Менделєєва залізо входить у групу VIIIВ. У четвертому періоді, до якого належить і залізо, до цієї групи входять, крім заліза, також кобальт (Co) та нікель (Ni). Ці три елементи утворюють тріаду і мають подібні властивості.

Радіус нейтрального атома заліза 0,126 нм, радіус іона Fe 2+ 0,080 нм, іона Fe 3+ 0,067 нм. Енергії послідовної іонізації атома заліза 7,893, 16,18, 30,65, 57, 79 еВ. Спорідненість до електрона 0,58 ев. За шкалою Полінга електронегативність заліза близько 1,8.

Залізо високої чистоти - це блискучий сріблясто-сірий, пластичний метал, що добре піддається різним способам механічної обробки.

Фізичні та хімічні властивості: при температурах від кімнатної і до 917°C, а також в інтервалі температур 1394-1535°C існує -Fe з об'ємно кубічною центрованою решіткою, при кімнатній температурі параметр решітки а = 0,286645 нм. При температурах 917-1394°C стійко -Fe з кубічними гранецентрованими гратами Т (а = 0,36468 нм).При температурах від кімнатної до 769 ° C (так звана точка Кюрі) залізо має сильні магнітні властивості (воно, як кажуть, феромагнітно), при більш високих температурах залізо поводиться як парамагнетик. Іноді парамагнітне -Fe з об'ємно кубічною центрованою решіткою, стійке при температурах від 769 до 917°C, розглядають як модифікацію заліза, а -Fe, стійке при високих температурах (1394-1535°C), називають за традицією -Fe (уявлення про існування чотири модифікації заліза виникли тоді, коли ще не існував рентгеноструктурний аналіз і не було об'єктивної інформації про внутрішню будову заліза). Температура плавлення 1535 ° C, температура кипіння 2750 ° C, щільність 7,87 г/см 3 . Стандартний потенціал пари Fe 2+ /Fe 0 ?0,447В, пари Fe 3+ /Fe 2+ +0,771В.

При зберіганні повітря при температурі до 200°C залізо поступово покривається щільною плівкою оксиду, що перешкоджає подальшому окисленню металу. У вологому повітрі залізо покривається пухким шаром іржі, який не перешкоджає доступу кисню та вологи до металу та його руйнуванню. Іржа не має постійного хімічного складу, приблизно її хімічну формулу можна записати як Fe₂Про₃·xН₂О.

З киснем (O) залізо реагує під час нагрівання. При згорянні заліза на повітрі утворюється оксид Fe₂Про₃при згоранні в чистому кисні оксид Fe₃Про₄. Якщо кисень чи повітря пропускати через розплавлене залізо, утворюється оксид FeО. При нагріванні порошку сірки (S) та заліза утворюється сульфід, наближену формулу якого можна записати як FeS.

Залізо під час нагрівання реагує з галогенами. Оскільки FeF₃ нелетючий, залізо стійке до дії фтору (F) до температури 200-300°C. При хлоруванні заліза (при температурі близько 200°C) утворюється летючий FeСl₃. Якщо взаємодія заліза та брому (Br) протікає при кімнатній температурі або при нагріванні та підвищеному тиску парів брому, то утворюється FeBr₃. При нагріванні FeСl₃ і, особливо, FeBr₃ відщеплюють галоген і перетворюються на галогеніди заліза (II). При взаємодії заліза та йоду (I) утворюється йодид Fe₃I₈.

При нагріванні залізо реагує з азотом (N), утворюючи нітрид заліза Fe₃N, з фосфором (P), утворюючи фосфіди FeP, Fe₂P та Fe₃P, з вуглецем (C), утворюючи карбід Fe₃C, з кремнієм (Si), утворюючи кілька силіцидів, наприклад FeSi.

При підвищеному тиску металеве залізо реагує з монооксидом вуглецю СО, причому утворюється рідкий, за звичайних умов, легко леткий пентакарбоніл заліза Fe(CO)₅. Відомі також карбоніли заліза складів Fe₂(CO)₉ та Fe₃(CO)₁₂. Карбоніли заліза служать вихідними речовинами при синтезі залізоорганічних сполук, у тому числі ферроцену складу [Fe(-C₅H₅)₂].

Чисте металеве залізо стійке у воді та у розведених розчинах лугів. У концентрованій сірчаній та азотній кислотах залізо не розчиняється, оскільки міцна оксидна плівка пасивує його поверхню.

З соляною та розведеною (приблизно 20%-ю) сірчаною кислотами залізо реагує з утворенням солей заліза (II):

При взаємодії заліза з приблизно 70% сірчаною кислотою реакція протікає з утворенням сульфату заліза (III):

Оксид заліза (II) FeО має основні властивості, йому відповідає основа Fe(ОН)₂. Оксид заліза (III) Fe₂O₃ слабо амфотерен, йому відповідає ще слабкіше, ніж Fe(ОН)₂, основа Fe(ОН)₃, яке реагує з кислотами:

Гідроксид заліза (III) Fe(ОН)₃ виявляє слабко амфотерні властивості; він здатний реагувати лише з концентрованими розчинами лугів:

Гідроксокомплекси заліза(III), що утворюються при цьому, стійкі в сильно лужних розчинах. При розведенні розчинів водою вони руйнуються, причому осад випадає гідроксид заліза (III) Fe(OH)₃.

З'єднання заліза (III) у розчинах відновлюються металевим залізом:

При зберіганні водних розчинів солей заліза (II) спостерігається окислення заліза (II) до заліза (III):

З солей заліза (II) у водних розчинах стійка сіль Мора ¦ подвійний сульфат амонію та заліза (II)

Залізо (III) здатне утворювати подвійні сульфати з однозарядними катіонами типу галунів, наприклад, залізокалієві галун, залізоамонійні галун і т.д.

При дії газоподібного хлору (Cl) або озону на лужні розчини сполук заліза (III) утворюються сполуки заліза (VI) ферати, наприклад, феррат (VI) калію (K): K₂FeO₄. Є повідомлення про отримання під впливом сильних окислювачів сполук заліза (VIII).

Для виявлення в розчині сполук заліза (III) використовують якісну реакцію іонів Fe 3+ з тіоціанат-іонами CNS. При взаємодії іонів Fe 3+ з аніонами CNS утворюється яскраво-червоний роданід заліза Fe(CNS)₃. Іншим реактивом на іони Fe 3+ служить гексаціаноферрат (II) калію (K): (раніше цю речовину називали жовтою кров'яною сіллю). При взаємодії іонів Fe 3+ випадає яскраво-синій осад.

Реактивом на іони Fe 2+ у розчині може бути розчин гексаціаноферрат (III) калію (K) K₃[Fe(CN)₆], який раніше називався червоною кров'яною сіллю. При взаємодії іонів Fe 3+ і випадає яскраво-синій осад такого складу, як і у разі взаємодії іонів Fe 3+ і

Сплави заліза з вуглецем: залізо використовується головним чином у сплавах, перш за все в сплавах з вуглецем (C) різних чавунах і сталях.У чавуні вміст вуглецю вище 2,14% за масою (зазвичай на рівні 3,5-4%), у сталях вміст вуглецю нижчий (зазвичай на рівні 0.8-1%).

Чавун одержують у домнах. Домна являє собою гігантський (заввишки до 30-40 м) усічений конус, порожнистий усередині. Стінки домни зсередини викладені вогнетривкою цеглою, товщина кладки становить кілька метрів. Зверху в домну вагонетками завантажують збагачену (звільнену від порожньої породи) залізну руду, відновник кокс (кам'яне вугілля спеціальних сортів, підданий коксуванню ? нагрівання при температурі близько 1000 ° C без доступу повітря), а також плавильні матеріали (вапняк та інші) від виплавлюваного металу домішок шлаку. Знизу в домну подають дуття (чистий кисень (O) або повітря, збагачене киснем (O)). У міру того, як завантажені в домну матеріали опускаються, температура їх піднімається до 1200-1300°C. В результаті реакцій відновлення, що протікають головним чином за участю коксу С та СО:

виникає металеве залізо, яке насичується вуглецем (C) та стікає вниз.

Цей розплав періодично випускають з домни через спеціальний отвір "клітинку" і дають розплаву застигнути в спеціальних формах. Чавун буває білий, так званий передільний (його використовують для отримання сталі) і сірий, або ливарний. Білий чавун - це твердий розчин вуглецю (C) в залозі. У мікроструктурі сірого чавуну можна розрізнити мікрокристаліки графіту. Через наявність графіту сірий чавун залишає слід на білому папері.

Чавун тендітний, при ударі він колеться, тому з нього не можна виготовляти пружини, ресори, будь-які вироби, які повинні працювати на вигин.

Твердий чавун легший за розплавлений, так що при його затвердінні відбувається не стиск (як зазвичай при затвердінні металів і сплавів), а розширення. Ця особливість дозволяє виготовляти з чавуну різноманітні виливки, у тому числі використовувати його як матеріал для художнього лиття.

Якщо вміст вуглецю (C) у чавуні знизити до 1,0-1,5%, то утворюється сталь. Сталі бувають вуглецевими (у таких сталях немає інших компонентів, крім Fe і C) і легованими (такі стали містять добавки хрому (Cr), нікелю (Ni), молібдену (Mo), кобальту (Co) та інших металів, що покращують механічні та інші властивості стали).

Сталі одержують, переробляючи чавун та металевий брухт у кисневому конвертері, в електродуговій чи мартенівській печах. При такій переробці знижується вміст вуглецю (C) у сплаві до необхідного рівня, як кажуть, надлишковий вуглець (C) вигоряє.

Фізичні властивості стали суттєво відрізняються від властивостей чавуну: сталь пружна, її можна кувати, прокочувати. Так як сталь, на відміну від чавуну, при твердінні стискається, то отримані сталеві виливки піддають обтиску на прокатних станах. Після прокатки в обсязі металу зникають порожнечі та раковини, що з'явилися при затвердінні розплавів.

Виробництво сталей має у Росії давні глибокі традиції, і отримані нашими металургами стали вирізняються високою якістю.

Історія отримання заліза: залізо грало і відіграє виняткову роль матеріальної історії людства. Перше металеве залізо, яке потрапило до рук людини, мало, ймовірно, метеоритне походження. Руди заліза поширені часто зустрічаються навіть лежить на Землі, але самородне залізо лежить на поверхні вкрай рідко.Ймовірно, ще кілька тисяч років тому людина зауважила, що після горіння багаття в деяких випадках спостерігається утворення заліза з тих шматків руди, які випадково опинилися в багатті. При горінні багаття відновлення заліза з руди відбувається за рахунок реакції руди як безпосередньо з вугіллям, так і з оксидом вуглецю (II) СО, що утворюється при горінні. Можливість отримання заліза з руд суттєво полегшило виявлення того факту, що при нагріванні руди з вугіллям виникає метал, який можна додатково очистити при куванні. Отримання заліза з руди за допомогою сиродутного процесу було винайдено у Західній Азії у 2-му тисячолітті до нашої ери. Період з 9 7 століття до нашої ери, коли у багатьох племен Європи та Азії розвинулася металургія заліза, отримав назву залізного віку, що прийшов на зміну бронзовому віці. Удосконалення способів дуття (природну тягу змінили хутра) та збільшення висоти горна (з'явилися низькошахтні печі — домниці) призвело до отримання чавуну, який почали широко виплавляти у Західній Європі з 14 століття. Отриманий чавун переробляли у сталь. З середини 18 століття у доменному процесі замість деревного вугілля почали використовувати кам'яно-вугільний кокс. Надалі способи отримання заліза з руд були значно вдосконалені, і в даний час для цього використовують спеціальні пристрої домни, кисневі конвертери, електродугові печі.

Знаходження у природі: в земній корі залізо поширене досить широко - на його частку припадає близько 4,1% маси земної кори (4-е місце серед усіх елементів, 2-е серед металів). Відомо велика кількість руд та мінералів, що містять залізо. Найбільше практичне значення мають червоні залізняки (руда гематит, Fe₂O₃; містить до 70% Fe), магнітні залізняки (руда магнетит, Fe₃Про₄; містить 72,4% Fe), бурі залізняки (руда гідрогетит НFeO₂·nH₂O), а також шпатові залізняки (руда сидерит, карбонат заліза, FeСО₃; містить близько 48% Fe). У природі зустрічаються також великі родовища піриту FeS₂ (інші назви сірчаний колчедан, залізний колчедан, дисульфід заліза та інші), але руди з високим вмістом сірки поки практичного значення не мають. За запасами залізняку Росія посідає перше місце у світі. У морській воді 1 10 5 1 10 8 % заліза.

Застосування заліза, його сплавів та сполук: чисте залізо має досить обмежене застосування. Його використовують при виготовленні сердечників електромагнітів як каталізатор хімічних процесів для деяких інших цілей. Але сплави заліза - чавун і сталь - складають основу сучасної техніки. Знаходять широке застосування і багато сполук заліза. Так, сульфат заліза (III) використовують при водопідготовці, оксиди і ціанід заліза є пігментами при виготовленні барвників і так далі.

Біологічна роль: залізо є в організмах всіх рослин і тварин як мікроелемент, тобто в дуже малих кількостях (в середньому близько 0,02%). Однак залізобактерії, що використовують енергію окислення заліза (II) у залізо (III) для хемосинтезу, можуть накопичувати у своїх клітинах до 17-20% заліза. Основна біологічна функція заліза - участь у транспорті кисню (O) та окислювальних процесах. Цю функцію заліза виконує у складі складних білків – гемопротеїдів, простетичною групою яких є залізопорфіриновий комплекс – гем.Серед найважливіших гемопротеїдів дихальні пігменти гемоглобін та міоглобін, універсальні переносники електронів у реакціях клітинного дихання, окислення та фотосинезу цитохроми, ферменти каталозу та пероксиду, та інших. У деяких безхребетних залізовмісних дихальних пігментів гелоеритрин і хлорокруорин мають відмінну від гемоглобінів будову. При біосинтезі гемопротеїдів залізо переходить до них від білка феритину, що здійснює запас та транспортування заліза. Цей білок, одна молекула якого включає близько 4 500 атомів заліза, концентрується в печінці, селезінці, кістковому мозку та слизовій оболонці кишечника ссавців та людини. Добова потреба людини в залозі (6-20 мг) з надлишком покривається їжею (залізом багаті м'ясо, печінка, яйця, хліб, шпинат, буряк та інші). В організмі середньої людини (маса тіла 70 кг) міститься 4,2 г заліза, в 1 л крові близько 450 мг. При нестачі заліза в організмі розвивається залізиста анемія, яку лікують за допомогою препаратів, що містять залізо. Препарати заліза застосовують і як загальнозміцнюючі засоби. Надмірна доза заліза (200 мг і вище) може чинити токсичну дію. Залізо також потрібне для нормального розвитку рослин, тому існують мікродобрива на основі препаратів заліза.

З усіх питань пишіть на [email protected]

Залізо

Залізо (Fe) - блискучий світло-сірий метал. Залізо відоме людині з доісторичних часів. До середини XIV століття Європі та Стародавній Русі залізо отримували шляхом відновлення руди деревним вугіллям, так званим сиродутним методом. Назва "залізо" походить від латинського слова Ferrum (ферум). Зміст їх у земної корі становить 5,1 % (за масою).У природі зустрічається головним чином як оксидів, сульфідів, силікатів, карбонатів, фосфатів та інших мінералів, до складу яких входить залізо. Для промислового виробництва найважливішими рудними мінералами є магнетит Fe ₃ 0₄, гематит Fe ₂ 0₃, лимоніт Fe ₂ 0- H ₂ 0, сидить FeC 0₃ та ін У вигляді гідроксидів залізо накопичується в морських та континентальних опадах, утворюючи осадові руди.

Самородне залізо зустрічається у природі вкрай рідко. Отримують чисте залізо в невеликих кількостях або електроліз водних розчинів його солей, або відновленням воднем оксидів заліза. Збільшується виробництво чистого заліза відновленням рудних концентратів воднем, природним газом та вугіллям за порівняно низьких температур.

Отримання заліза високого ступеня чистоти методом вакуумної дистиляції ґрунтується на відмінності пружності парів основного металу та домішок. На тому ж засноване глибоке очищення заліза методом зонного плавлення, зонне очищення в твердому стані. Очищення від домішок (С, N, О, S), що найбільше впливають на властивості заліза, виробляють в атмосфері водню.

Один із методів отримання чистого заліза (зазвичай у вигляді ниткоподібних кристалів) – відновлення його галогенідів.

Зберігати порошкоподібне залізо високого ступеня чистоти, наприклад карбонільне, дуже важко, оскільки навіть 10-хвилин витримка його у вакуумі (1,33-10-8 Па) при кімнатній температурі призводить до утворення плівки адсорбованого кисню.

В основному залізо застосовується у вигляді сплавів: сталей та чавунів, які становлять близько 95 % усієї металургійної продукції. Дуже широке застосування у промисловості знайшло також чисте залізо, завдяки високій пластичності та унікальним магнітним властивостям.

Атомні властивості.Атомний номер 26, атомна маса 55847 а. е. м.; атомний об'єм 7,09 * 10 -м 3 /моль, атомний радіус 0,126 нм, іонний радіус Fe 2 + 0,080 нм і Fe 3 + 0,067 нм.

Будова зовнішніх електронних оболонок атома заліза - 3 d e 4 s J . Потенціали іонізації атома заліза J (еВ): 7,90; 16,18; 30,64. Електро-негативність 1.8.

Ступені окислення: +2, +3 (найхарактерніші) н +4, +6 (слабко виражені).

Корозійна стійкість заліза залежить від його чистоти.

У вологому повітрі за нормальної температури залізо покривається іржею ( Fes 03> nH ₂ 0) пухкої будови, яка перешкоджає подальшому окисленню металу.

При нагріванні заліза в сухому повітрі вище 200°С на його поверхні утворюється тонка оксидна плівка, яка певною мірою захищає метал від корозії у звичайних умовах (основа процесу вороніння). також неметалевими покриттями - маслами, лаками, фарбами і т. д. Існує захист протектуванням заліза, коли до виробів з нього прикріплюють більш активний метал (цинк та ін), що служить анодом, що поступово розчиняється. Цей метод ефективний для суден і конструкцій, що знаходяться. Під водою. Залізо високої чистоти відрізняється підвищеною корозійною стійкістю.

Залізо легко розчиняється у розведених кислотах з виділенням водню та утворенням іонів Fe'+. Концентрована HN0₃ пасивує залізо, утворюючи тонку плівку оксидів. Розведена HNOs розчиняє залізо.

Концентрована сірчана кислота (65-100%) пасивує залізо, в олеумі воно роз'їдає.

У лугах, крім їх концентрованих гарячих розчинів, залізо не розчиняється.

З киснем залізо утворює оксид (II) FeO , оксид (III) Fe ₂ 0₃ і окснд (II, III) Fe ₃ 0₄ (з'єднання FeO та Fe ₂ 0₃, що має структуру шпінелі). Гідроокснд (II) Fe (OH)₂ утворюється при дії лугів та водні розчини солей заліза. При зіткненні з повітрям гндрокснд (II) Fe (OH)₂ переходить у гідрооксид (III) Fe(OH)₃.

Залізо з сіркою утворює тверді розчини дуже малої концентрації та сполуки FeS та Fe ₂ S.

Залізо з азотом утворює а-, \- і в-тверді розчини впровадження, а також нітриди , Y '( Fe 4 N ) та £( Fe ₂ N). Азотування та ннтроцемеітація сталевих виробів широко застосовуються в промисловості. Широко відомі сплави заліза з вуглецем — сталі та чугуї. У структурі цих надзвичайно поширених сплавів у рівноважному стані присутні прн нормальній температурі - ферит і цементит (Fe ₃ C), а в сірих чавунах, крім того, графіт. Розчинність вуглецю в Y-залізі значно вища, ніж в а(б)-фазі Найбільша розчинність вуглецю спостерігається у y - Fe (2,14% при 1147 ° С); в a - Fe -до 0,025% при 727 ° С і в fi - Fe -до 0,1% прн 1496 °С. Вуглець у залозі утворює тверді розчини застосування.

Залізо відноситься до металів перехідних груп н відрізняється недобудованою З-електронної оболонкою і має кілька кристалічних модифікацій, що визначає особливості його взаємодії з іншими елементами.

Висока розчинність вуглецю в у-залізі і низька в а-модифікації є основою термічної обробки сталей і чавунів. Найбільш важливі особливості взаємодії заліза з вуглецем, що визначають отримання різних структур та широкого діапазону властивостей, відображаються у діаграмі Fe-С.Вплив легуючих елементів на будову та властивості сплавів заліза насамперед визначаються стабілізацією a(6)- та уФ аз заліза, а також карбідоутворенням. Стабілізують ферит, хром, ванадій, що утворюють безперервні ряди о-твердих розчинів, а також Мо, W, Nb, A!, Si, Р, З та інші елементи, що утворюють широкі області a-розчинів. Безперервні у-тверді розчини з залізом утворюють Mn, Ni, З. Широкі області у-розчинів із залізом утворюють С, N, а також Cr, Cu, Re.

Чисте залізо використовується отримання порошків, призначених виготовлення деталей методом порошкової металургії, зварювальних матеріалів, акумуляторів та інших виробів. Завдяки великій пластичності та хорошій деформованості чисте листове залізо або низьковуглецева сталь застосовується в тих випадках, коли потрібна глибока витяжка, наприклад, для штампування кузовів автомобілів. У зв'язку з високою магнітною проникністю і з малою коерцитивною силою чисте залізо н низьковуглецева сталь широко застосовуються в електротехніці як магнітом'який матеріал для виготовлення реле, сердечників електромагнітів, статорів і роторів електродвигунів, якорів, екрануючих деталей і т. д. Низьковуглецевий дріт матеріал. Залізо застосовують також для одержання залізобетону та залізографіту. Пряме відновлення заліза нз руд природним газом та воднем відкриває широку перспективу промислового використання дешевого чистого заліза.Залізо використовують для нанесення покриттів на поверхню металевих виробів з метою підвищення поверхневої твердості та зносостійкості, відновлення зношених деталей машин, зокрема, автомобільної та тракторної промисловості. З'єднання заліза (оксиди) є мінеральними фарбами, а такі сполуки, як Fe ₃ 0₄, Y - Fe 20₃ використовують із виробництва магнітних матеріалів. Солі заліза знаходять застосування у створенні берлінської глазурі, чорнила та ін.

Сплави заліза — сталі та чавуни, що щорічно виплавляються в кількості сотень мільйонів тонн, представляють основні матеріали сучасної техніки. Унікальний поліморфізм заліза і поєднання його великої поширеності з комплексом різноманітних фізико-хімічних характеристик послужили основою для розробки величезної кількості різних широко використовуваних у промисловості сплавів.

До них відносяться будівельні, конструкційні та машинобудівні сталі, високоміцні, холодостійкі, теплостійкі та жароміцні сталі, корозійностійкі та нержавіючі сталі, інструментальні сталі для ріжучого, штампового та вимірювального інструменту, шарикопідшипникові та пружинні сталі, магнітом'які та магніт.

Найбільш широко застосовується в промисловості сплав для лиття - сірий чавун, відрізняється малою усадкою, рідкотекучестио, міцністю, нзіоостійкістю та іншими якостями. Використовуються вироби нз ковкого та вибіленого зносостійкого чавуну (наприклад прокатні валки), а також спеціальні чавуни.