كيمياء – العناصر الإنتقالية فلز الحديد للصف الثالث الثانوي 2015-2016

كيمياء – العناصر الإنتقالية فلز الحديد للصف الثالث الثانوي 2015-2016

كيمياء – العناصر الإنتقالية فلز الحديد للصف الثالث الثانوي 2015-2016

العناصر الإنتقالية

(فلزالحديد IRON)

التوزيع الإلكتروني ₂₆Fe : [Ar], 4s² , 3d⁶

الترتيب:

يكون 6,3% من وزن القشرة الأرضية وترتيبه الرابع من حيث الوفرة فى القشرة الأرضية بعد عناصر الأكسجين- السيلكون – الألومنيوم .

وجوده:

يوجد فى حالة نقية (مفردة) فى النيازك فقط .

يوجد فى القشرة الأرضية على هيئة خامات طبيعية تحتوى على مختلف أكاسيد الحديد مختلطة بشوائب .

العوامل التي تتحد عليها صلاحية خام الحديد للإستخلاص

نسبة الحديد الخام .

تركيب الشوائب المصاحبة للخام .

وجود عناصر ضارة مختلطة بالخام مثل : الكبريت , الفوسفور , الزرنيخ.

استخلاص الحديد من خاماته تتم على ثلاثة مراحل( تجهيز الخام – إختزال الخام – إنتاج الحديد)

أولاً: تجهيز خامات الحديد

الهدف من عملية تجهيز الخام هو

تحسين الخواص الفزيائية والكيميائية للخام عن طريق عمليات ( التكسير – التلبيد- التركيز)

تحسين الخواص الكيميائية له (عن طريق عملية التحميص)

تحسين الخواص الفزيائية والميكانيكية للخام

تحسين الخواص الكيميائية للخام

ثانيا: إختزال خامت حديد

يتم فى هذه المرحلة إختزال أكاسيد الحديد إلى حديد بإحدى طريقتين حسب العامل المختزل هما :

الإختزال بغاز أول أكسيد الكربون الناتج من فحم الكوك وتتم هذه الطريقة فى الفرن العالى .

الإختزال بخليط من غازى أول أكسيد الكربون والهيدروجين (الغازالمائى) الناتجين من الغاز الطبيعى (نسبة غاز الميثان CH₄ فيه 93%) وتتم هذه الطريقة فى فرن مدركس .

تفاعلات الإختزال فى الفرن العالى

تفاعلات الإختزال فى فرن مدركس

ثالثاً: إنتاج الحديد

بعد عملية إختزال خامات الحديد فى الفرن العالى أو فرن مدركس تأتى المرحلة الثالثة وهى إنتاج الأنواع المختلفة من الحديد مثل الحديد الزهر والحديد الصلب .

أفران صناعة الصلب :

المحولات الأكسجينية – الفرن المفتوح – الفرن الكهربى .

تعتمد صناعة الصلب على عمليتين هما :

التخلص من الشوائب الموجودة فى الحديد الناتج من أفران الإختزال .

إضافة بعض العناصر إلى الحديد لتكسب الصلب الناتج الخواص المطلوبة .

السبائك: مواد تتكون من فلزين أو أكثر أو قد تتكون من فلز وعناصر لا فلزية مثل الكربون.

أنواع السبائك:

فلزين أو أكثر: سبائك الحديد والكروم – الحديد والمنجنيز – الحديد والفانديوم – الحديد والنيكل

فلز مع لا فلز : سبيكة الحديد والكربون (الحديد الصلب)

التحضير

أنواع السبائك

تفسير تكون السبيكة البينية :

يتكون الحديد النقى مثل باقى الفلزات من شبكة بلورية مكونة من ذرات الفلز مرصوصة بإحكام بينها مسافات بينية .

عند الطرق على سطح الفلز يمكن أن تتحرك طبقة من ذرات الفلز فوق طبقة أخرى .

عند إدخال ذرات فلز آخر إلى ذرات الفلز الأصلى لتكوين السبيكة وكانت ذرات الفلز المضافة أصغر حجما من ذرات الفلز النقى فإنها تدخل المسافات البينية لذرات الفلز النقى وتتسبب فى :

[list="box-sizing: border-box; margin-right: 1.4rem; margin-bottom: 1.25rem; margin-left: 0px; padding-right: 0px; padding-left: 0px; font-size: 20px; line-height: 1.6; list-style-position: outside; font-family: 'Helvetica Neue', Helvetica, Helvetica, Arial, sans-serif; color: rgb(32, 32, 33); text-align: justify; background-color: rgb(255, 255, 255);"]

[*]

إعاقة إنزلاق الطبقات فتزداد صلابة الفلز النقى .

[*]

تتأثر بعض الخواص الفيزيائية للفلز النقى مثل السحب والطرق ودرجة الإنصهار والخواص المغناطيسية والتوصيل الكهربى .

[/list]

شرط تكوين السبيكة الإستبدالية:

أن تكون ذرات الفلز المضاف لها نفس الخواص الكيميائية – نصف القطر – الشكل البلورى ( للفلز الأصلى) .

خواص سبائك المركبات البينفلزية:

مركبات صلبة .

تتكون من فلزات لا تقع فى مجموعة واحدة من الجدول الدورى .

لا تخضع صيغتها الكيميائية لقوانين التكافؤ .

كيمياء – العناصر الإنتقالية فلز الحديد للصف الثالث الثانوي 2015-2016