Sifat fizikal dan kimia logam besi
Besi (Fe) adalah salah satu logam yang paling banyak digunakan kerana kelimpahan, kekuatan, dan fleksibiliti. Berikut adalah gambaran keseluruhan sifat fizikal dan kimia besi.
Sifat fizikal dan kimia utama besi
| Harta | Nilai/penerangan |
|---|---|
| Penampilan | Kelabu-kelabu, kilauan logam |
| Ketumpatan | 7.87 g/cm³ |
| Titik lebur | 1538 darjah (2800 darjah F) |
| Titik mendidih | 2862 darjah (5182 darjah f) |
| Kekonduksian elektrik | Baik, tetapi tidak setinggi tembaga atau aluminium |
| Kekonduksian terma | 80 W/m·K |
| Magnetisme | Ferromagnet (magnetizable) |
| Kekerasan | 4.5 Pada skala Mohs (lembut dalam bentuk tulen) |
| Kemuluran | Mulur dan mudah dibentuk dalam bentuk tulen |
| Kereaktifan dengan oksigen | Membentuk oksida besi (karat) |
| Kereaktifan dengan air | Membentuk gas hidroksida dan gas hidrogen |
| Kereaktifan dengan asid | Membentuk garam besi dan gas hidrogen |
| Keadaan pengoksidaan biasa | Fe²⁺ dan fe³⁺ |
| Rintangan kakisan | Terdedah kepada karat tetapi dipertingkatkan dalam aloi |
Sifat fizikal besi
Penampilan:
Besi adalah logam kelabu keperakan dengan kilauan logam.
Ia agak lembut apabila dalam bentuk tulen tetapi boleh dikeraskan dengan unsur -unsur aloi seperti karbon (untuk membuat keluli).
Ketumpatan:
Ketumpatan besi adalah lebih kurang7.87 g/cm³.
Ketumpatan yang agak tinggi ini menjadikan besi bahan yang sesuai untuk aplikasi yang memerlukan jisim dan kekuatan.
Titik lebur:
Besi mempunyai titik lebur yang tinggi1538 darjah (2800 darjah F).
Titik lebur yang tinggi ini menyumbang kepada penggunaannya dalam aplikasi suhu tinggi seperti pembuatan keluli.
Titik mendidih:
Titik mendidih besi adalah2862 darjah (5182 darjah f).
Kekonduksian elektrik:
Besi adalahkonduktor elektrik yang baik, walaupun tidak sebaik tembaga atau aluminium. Ia sering digunakan dalam komponen elektrik dan konduktor apabila perlu.
Kekonduksian terma:
Besi mempunyai kekonduksian terma yang baik, dengan kekonduksian terma80 W/m·K.
Ini menjadikannya bahan yang berkesan untuk menjalankan haba dalam pelbagai aplikasi perindustrian.
Magnetisme:
Besi adalahmagnetdalam bentuk murni dan adalahFerromagnetbahan. Ini bermakna ia tertarik kepada magnet dan boleh menjadi magnet.
Harta ini adalah sebab mengapa besi digunakan dalam pembuatan elektromagnet, motor, dan peranti magnet lain.
Kekerasan:
Besi tulen agak lembut, dengan kekerasan4.5 pada skala Mohs. Walau bagaimanapun, aloi besi seperti keluli jauh lebih sukar dan lebih kuat.
Kekerasan besi boleh diperbaiki dengan ketara dengan menambah karbon dan unsur -unsur lain, membentuk bahan seperti besi dan keluli.
Kemuluran dan Kebolehtelapan:
Besi adalahmulurdanmudah dibentuk. Ia boleh ditarik ke dalam wayar dan dibelasah ke dalam lembaran ketika dalam bentuk murni. Walau bagaimanapun, ia menjadi lebih rapuh pada kandungan karbon yang lebih tinggi.
Sifat kimia besi
Kereaktifan dengan oksigen:
Besi bertindak balas dengan mudah dengan oksigen di udara untuk membentukoksida besi (fe₂o₃), biasanya dikenali sebagai karat.
Berkaratadalah tindak balas pengoksidaan di mana besi kehilangan elektron dan membentuk oksida besi, terutama di hadapan kelembapan dan udara.
Tindak balas dengan air:
Besi boleh bertindak balas denganairuntuk membentuk gas hidroksida dan gas hidrogen. Proses ini berlaku lebih mudah apabila besi terdedah kepada kelembapan dan haba.
Tindak balasnya adalah:
Fe +2 h2o → fe (oh) 2+ h2fe + 2 h _2 o \ rightarrow fe (OH) _2 + h _2
Tindak balas dengan asid:
Besi bertindak balas dengan asid untuk membentukgas hidrogendangaram besi. Sebagai contoh, apabila besi bertindak balas dengan asid hidroklorik (HCL), ia membentuk besi klorida dan gas hidrogen:
Fe +2 HCl → Fecl 2+ h2fe + 2 hcl \ rightarrow fecl _2 + h _2 fe +2 hcl → fecl2+h2
Keadaan pengoksidaan:
Besi biasanya wujud dalam dua keadaan pengoksidaan:+2 (fe²⁺)dan+3 (fe³⁺).
Dalamnya+2 State, besi bentuk besi seperti besi (ii) oksida (FeO), sementara dalamnya+3 State, ia membentuk sebatian seperti besi (iii) oksida (fe₂o₃).
Tindak balas dengan halogen:
Besi bertindak balas denganHalogen(seperti klorin, fluorin, bromin, dan iodin) untuk membentukHalida besi. Sebagai contoh, apabila besi bertindak balas dengan klorin, ia membentuk besi klorida:
Fe+Cl2 → Fecl2fe+Cl _2 \ Rightarrow Fecl _2 Fe+Cl2 → Fecl2
Tindak balas dengan karbon:
Besi bertindak balas denganKarbonpada suhu tinggi untuk membentukKarbida besi (fe₃c), yang merupakan komponen utama dalam keluli dan besi tuang. Ini adalah salah satu tindak balas utama dalam pembuatan keluli.
Rintangan kakisan:
Walaupun besi tulen sangat mudah terdedah kepada kakisan (berkarat), ia sering digabungkan dengan unsur -unsur lain (seperti kromium dalam keluli tahan karat) untuk meningkatkan ketahanannya terhadap kakisan.
Dalam keluli tahan karat, besi membentuk lapisan oksida pasif yang menghalang pengoksidaan dan kakisan selanjutnya.
Reaktiviti dengan nitrogen:
Besi bertindak balas dengannitrogenpada suhu tinggi untuk membentukNitride besi(Fe₄n atau fe₆n). Ini berguna dalam beberapa aplikasi khusus, seperti dalam pengeluaran bahan berprestasi tinggi.
Tingkah laku elektrokimia:
Besi boleh bertindak sebagai kedua -duanyaanoddanKatodDalam tindak balas elektrokimia, bergantung kepada keadaan sekitarnya. Harta ini digunakan dalam galvanization, di mana besi disalut dengan lapisan zink untuk mencegah berkarat.
Kesimpulan
Besi adalah logam serba boleh dengan beberapa sifat fizikal dan kimia penting yang menjadikannya penting untuk aplikasi perindustrian dan sehari -hari. Keupayaannya untuk membentuk aloi, menahan kakisan apabila dirawat, dan bertindak balas dengan unsur -unsur lain memberikannya pelbagai kegunaan, terutama dalam bentuk besi dan besi tuang.
