Sắt – Wikipedia Tiếng Việt

Sắt là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu Fe (từ tiếng Latinh ferrum), số nguyên tử bằng 26, phân nhóm VIIIB, chu kỳ 4. Sắt là nguyên tố có ích trên Trái Đất, cấu thành lớp vỏ ngoài và trong của lõi Trái Đất. Sắt và nickel được biết là 2 nguyên tố cuối cùng có thể tạo thành qua tổng hợp ở nhân sao (hình thành qua phản ứng hạt nhân ở tâm các vì sao) mà không cần phải qua một vụ nổ siêu tân tinh hay các biến động lớn khác. Do đó sắt và nickel khá dồi dào trong các thiên thạch kim loại và các hành tinh lõi đá (như Trái Đất, Sao Hỏa).

Sắt, 26Fe
Quang phổ vạch của sắt
Tính chất chung
Tên, ký hiệu	Sắt, Fe
Phiên âm	US: /aɪ.ərn/UK: /ˈaɪərn/
Hình dạng	Ánh kim xám nhẹ
Sắt trong bảng tuần hoàn
–↑Fe↓Ru Mangan ← Sắt → Cobalt
Số nguyên tử (Z)	26
Khối lượng nguyên tử chuẩn (±) (Ar)	55,845(2)[1]
Phân loại	kim loại chuyển tiếp
Nhóm, phân lớp	8, d
Chu kỳ	Chu kỳ 4
Cấu hình electron	[Ar] 3d6 4s2
mỗi lớp	2, 8, 14, 2
Tính chất vật lý
Màu sắc	Ánh kim xám nhẹ
Trạng thái vật chất	Chất rắn
Nhiệt độ nóng chảy	1811 K ​(1538 °C, ​2800 °F)
Nhiệt độ sôi	3134 K ​(2862 °C, ​5182 °F)
Mật độ	7,874 g·cm−3 (ở 0 °C, 101.325 kPa)
Mật độ ở thể lỏng	ở nhiệt độ nóng chảy: 6,98 g·cm−3
Nhiệt lượng nóng chảy	13,81 kJ·mol−1
Nhiệt bay hơi	340 kJ·mol−1
Nhiệt dung	25,10 J·mol−1·K−1
Áp suất hơi P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k ở T (K) 1728 1890 2091 2346 2679 3132
Tính chất nguyên tử
Trạng thái oxy hóa	7, 6, 5[2], 4, 3, 2, 1, 0, -1, -2, -4 ​Lưỡng tính
Độ âm điện	1.83 (Thang Pauling)
Năng lượng ion hóa	Thứ nhất: 762.5 kJ·mol−1Thứ hai: 1561.9 kJ·mol−1Thứ ba: 2957 kJ·mol−1
Bán kính cộng hoá trị	thực nghiệm: 126 pm
Bán kính liên kết cộng hóa trị	132±3 pm (spin thấp)152±6 pm (spin cao)
Thông tin khác
Cấu trúc tinh thể	​Lập phương tâm khối
Vận tốc âm thanh	que mỏng: (điện)5120 m·s−1 (ở n.đ.p.)
Độ giãn nở nhiệt	11,8 µm·m−1·K−1 (ở 25 °C)
Độ dẫn nhiệt	80,4 W·m−1·K−1
Điện trở suất	ở 20 °C: 96,1 n Ω·m
Tính chất từ	Sắt từ
Mô đun Young	211 GPa
Mô đun cắt	82 GPa
Mô đun khối	170 GPa
Hệ số Poisson	0,29
Độ cứng theo thang Mohs	4
Độ cứng theo thang Vickers	608 MPa
Độ cứng theo thang Brinell	490 MPa
Số đăng ký CAS	7439-89-6
Đồng vị ổn định nhất
Bài chính: Đồng vị của Sắt
Iso NA Chu kỳ bán rã DM DE (MeV) DP 54Fe 5.8% 54Fe ổn định với 54 neutron[3][4] 55Fe Tổng hợp 2,73 năm ε 0.231 55Mn 56Fe 91.72% 56Fe ổn định với 30 neutron 57Fe 2.2% 57Fe ổn định với 31 neutron 58Fe 0.28% 58Fe ổn định với 32 neutron 59Fe Tổng hợp 44,503 ngày β- 1.565 59Co 60Fe Vết 2,6×106 năm β- 3.978 60Co

Ở trạng thái kim loại sắt rất tốt trong vỏ Trái Đất, bị giới hạn bởi sự lắng đọng của thiên thạch. Bề mặt sắt mới tạo ra xuất hiện màu xám bạc bóng loáng, nhưng sẽ oxy hóa trong không khí bình thường để tạo ra các oxide sắt ngậm nước màu nâu đến đen, thông thường được gọi là gỉ sắt.

Giống như các nguyên tố nhóm 0 khác, rutheni và osmi, sắt tồn tại trong một loạt các trạng thái oxy hóa từ −2 đến +8, mặc dù +2 và +3 là phổ biến nhất. Sắt ở trạng thái nguyên tố tồn tại trong các thiên thạch và môi trường oxy thấp khác, nhưng phản ứng với oxy và nước. Bề mặt sắt mới tạo ra xuất hiện màu xám bạc bóng láng, nhưng sẽ oxy hóa trong không khí bình thường để tạo ra các oxide sắt ngậm nước, thường được gọi là rỉ sét. Không giống như các kim loại hình thành các lớp oxide thụ động, các oxide sắt chiếm thể tích lớn hơn kim loại và do đó bị bong ra, làm lộ ra các bề mặt sắt mới để ăn mòn tiếp.

Sắt kim loại đã được sử dụng từ thời cổ đại, mặc dù hợp kim đồng, có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn, đã được sử dụng thậm chí sớm hơn cả sắt trong lịch sử loài người. Sắt nguyên chất tương đối mềm, nhưng không thể thu được bằng cách nấu chảy vì nó được làm cứng và cường lực đáng kể do các tạp chất, đặc biệt là carbon, từ quá trình nấu chảy. Một tỷ lệ carbon nhất định (từ 0,002% đến 2,1%) tạo ra thép, có thể cứng hơn 1000 lần sơ với sắt nguyên chất. Kim loại sắt thô được sản xuất trong lò cao, nơi quặng sắt được khử bằng than cốc thành gang, có hàm lượng carbon cao. Tinh chế sắt hơn nữa với oxy làm giảm hàm lượng carbon đến tỷ lệ chính xác để tạo ra thép. Thép và hợp kim sắt hình thành với các kim loại khác (thép hợp kim) cho đến nay là những kim loại công nghiệp phổ biến nhất vì chúng có một loạt các tính chất mong muốn và quặng sắt có rất nhiều trong tự nhiên.

Các hợp chất hóa học sắt có nhiều công dụng. Oxide sắt trộn với bột nhôm có thể được đốt cháy để tạo ra phản ứng nhiệt nhôm, được sử dụng trong hàn xì và tinh chế quặng. Sắt tạo thành các hợp chất phân cực với các halogen và chalcogen. Trong số các hợp chất organometallic của nó là ferrocene, hợp chất sandwich đầu tiên được phát hiện.

Sắt đóng một vai trò quan trọng trong sinh học, tạo thành các phức chất với oxy phân tử trong hemoglobin và myoglobin; hai hợp chất này là các protein xử lý oxy phổ biến ở động vật có xương sống (hemoglobin để vận chuyển oxy và myoglobin để lưu trữ oxy). Sắt cũng là kim loại tại vị trí hoạt động của nhiều enzyme oxy hóa khử quan trọng liên quan đến hô hấp tế bào và oxy hóa và khử ở thực vật và động vật. Sắt được phân phối khắp cơ thể con người, và đặc biệt có nhiều trong huyết sắc tố. Tổng hàm lượng sắt trong cơ thể người trưởng thành là khoảng 3,8 gam ở nam và 2,3 gam ở nữ. Sắt là một yếu tố quan trọng trong quá trình chuyển hóa hàng trăm protein và enzyme liên quan đến các chức năng cơ thể khác nhau, như vận chuyển oxy, tổng hợp DNA và tăng trưởng tế bào.[5]

Mục lục

• 1 Từ nguyên
• 2 Thuộc tính
  • 2.1 Đặc điểm cơ học
  • 2.2 Sơ đồ pha và thù hình
• 3 Lịch sử
• 4 Ứng dụng
• 5 Sản xuất
• 6 Vai trò sinh học
• 7 Tính chất hóa học
  • 7.1 Tác dụng với phi kim
  • 7.2 Tác dụng với các hợp chất
• 8 Hợp chất
• 9 Đồng vị
• 10 Cảnh báo
• 11 Tham khảo
• 12 Đọc thêm
• 13 Liên kết ngoài