Uvod
Poslužite se videozapisom i ponovite prije usvojeno znanje o željezu.
Kemijski element: željezo.
Simbol Fe dolazi od latinske riječi ferrum što znači željezo. U elementarnom stanju čisto željezo je metal srebrnobijele boje, relativno mekan i kovak. Pokazuje svojstvo feromagnetičnosti što znači da zadržava magnetska svojstva i prestankom djelovanja magnetskog polja. Talište željeza je 1535 °C.
Povijesna crtica
Elementarno željezo se u prirodi nalazi kao meteorno, dospjelo na Zemlju iz svemira i telurno, prisutno u Zemlji od iskonskih vremena. Prijelazni je metal 8. skupine, najrasprostranjeniji je od svih metala na Zemlji, a u Zemljinoj kori je po masenom udjelu odmah iza aluminija.
Iako je željezo, u meteoritskom obliku, bilo poznato i ranije, prve naznake uporabe željeza naziru se tijekom brončanog doba. Početci uporabe željeza datiraju oko 2000. pr. Kr. u Anatoliji, a najzaslužniji za razvoj tehnologije proizvodnje i obrade željeza su Hetiti (oko 1200. pr. Kr.). Smatra se da je ovo pleme postiglo veliku vojnu moć upravo zbog rane proizvodnje željeznog oružja. Tada je željezo bilo cjenjenije od zlata, a način njegovog dobivanja bila je najstrože čuvana tajna.
U Europi su poznata dva velika prapovijesna razdoblja: starije željezno doba (halštatska kultura) i mlađe željezno doba (latenska kultura). Široka upotreba željeza počinje oko 500. god. pr. Kr. Prvi koraci obrade željeza uključivali su korištenje drvenoga ugljena što je za posljedicu imalo nastajanje prvog čelika koji je sve do danas, po količini proizvodnje i uporabe, najvažnija legura željeza.
Danas se željezo dobiva redukcijom oksidnih ruda koksom u visokim pećima, a prva visoka peć konstruirana je u 15. st. u Kataloniji. Zbog niske cijene i pogodnih fizikalnih svojstava kao i širokog spektra upotrebe čelika (konstrukcijski materijal, brodogradnja, automobilska industrija,...) svjetska proizvodnja čelika u stalnom je porastu.
Vrste jediničnih ćelija
Većina metala tvori guste slagaline. To su plošno centrirana kubična slagalina i heksagonska (gusta) slagalina te nešto manje gusta volumno centrirana kubična slagalina.
Kubična-plošno centrirana jedinična ćelija
Elementi 11. skupine, npr. Cu, Ag, i Au, kristaliziraju u kubičnom sustavu. Elementarna ćelija je plošno centrirana kocka.
\(N(\ce{X}) = 8\cdot\dfrac{1}{8} + 6\cdot\dfrac{1}{2} \\N(\ce{X}) = 4\)
\( d = a\cdot\sqrt{2} \)
\( 4r = a\cdot\sqrt{2} \)
\( r = \dfrac{a\sqrt{2}}{4}\)
Kubična-volumno centrirana jedinična ćelija
Svi alkalijski metali kao i Fe, W, V i Cr imaju volumno ili prostorno centriranu kubičnu slagalinu.
[latex]{N(X)=8\cdot \dfrac{1}{8}+1=2}[/latex]
\( 4r = a\sqrt{3}\)
\( r = \dfrac{a\sqrt{3}}{4}\)
Jediničnoj ćeliji pripada [latex]\frac{1}{8}[/latex] atoma u vrhovima kocke i jedan cijeli atom u središtu kocke.
Smjer dodirivanja atoma je dijagonala kocke;
\(D = a\sqrt{3}\)
na kojoj se nalaze 4 radijusa atoma, prema tomu je:
\(4r = a\sqrt{3}\).
Heksagonska jedinična ćelija
Elementi 12. skupine PSE, Zn, Cd kristaliziraju u heksagonskom sustavu. Elementarna ćelija heksagonske slagaline trećina je heksagonske prizme.
\(N(\ce{X}) = 12\cdot\dfrac{1}{6} + 2\cdot\dfrac{1}{2} + 3\)
\(N(\ce{X}) = 2 + 1 + 3 \)
\(N(\ce {X}) = 6\)
Jedinična ćelija heksagonske slagaline je trećina heksagonske prizme, prema tome broj atoma u jediničnoj ćeliji je 2.
| agregacijsko stanje | Svi su pri sobnoj temperaturi u čvrstom agregacijskom stanju, osim žive koja je pri sobnoj temperaturi u tekućem agregacijskom stanju. |
| talište i vrelište | Uglavnom imaju visoka tališta i vrelišta. |
| tvrdoća | Uglavnom velike tvrdoće. |
| metalni sjaj | Svi su srebrnosive boje metalnog sjaja, osim zlata koje je žute boje i bakra koji je crvene boje. |
| provodljivost topline i električne struje | Svi su dobri vodiči topline i električne struje u čvrstom i tekućem stanju jer su elektroni u kristalu metala pokretljivi. |
| topljivost | Netopljivi u vodi i organskim otapalima, topljivi samo u tekućim metalima. |
| kovkost | Daju se kovati, izvlačiti u tanke žice i folije. |
| gustoća | Prema gustoći dijele se na lake, one čija je gustoća manja od 5 g/cm3 (Al, Mg, Ca, Na, Li, K,...), i teške, čija je gustoće veća od 5 g/cm3 (Pb, Fe, Zn, Cu, Hg, Au, Pt...). |