القائمة الرئيسية

الصفحات

كيمياءالحديد والسبائك للشهادةالثانوية العامة والازهرية
*استخدامات الحديد
هناك عدة استخدامات للحديد منها: بناء المساكن، والجسور، وسلاسل الدراجات، وأدوات القطع، وصناعة الأسلحة، وأسطوانات البنادق، ويتم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ في صناعة الأدوات الجراحية، وأدوات المائدة، والمجوهرات، كما يستخدم الحديد الزهر الذي يحتوي على 3-5% كربون في صناعة الأنابيب، وصمامات المياه والمضخات، ويمكن استخدام الحديد كأحد العوامل المحفزة في الصناعات لإنتاج الأمونيا وتنقية المياه
*تُعتبر خامات الحديد المُوجودة في طبقاتِ الأرض الصخرية المُكونات الرئيسية لمعدنِ الحديد، وتقسم هذه الخامات إلى ثلاثةِ أنواعٍ مِن المعادن، وهي:
*الهيماتيت، (Hématite)، ويطلق عليه مسمى (أكسيد الحديد3)، وهو من أحد الأكاسيد التي توجد في الحديد، ويوجدُ بنسبةِ 70% تقريباً من المكونات الأساسية لمعدنِ الحديد، ويقوم بتغيير لون الحديد ليتماشى مع لونه سواءً كان أحمر، أو رماديّاً، أو أسود، وقد تختلط معه مجموعةٍ من الشوائب الترابية، والصخرية ويشار له كيميائياً بالرمز (Fe2O3).
*الماجينيت،(Magénite)، هو من أحد الخامات المعدنية الموجودة في الحديد، ويوجد بنسبةِ 72% تقريباً كأحد المكوّنات الأساسية لمعدنِ الحديد، ويعتبر من خامات الحديد النقية، ويتميّز بلونهِ الأسود البرّاق، واللامع ويشار له كيميائياً بالرمز (Fe3O4).
*الليمونيت، (Limonite)، هو من أحد خامات الحديد، ويوجد بنسبةٍ تتراوح بين 40% - 50% كأحدِ مكوّنات معدن الحديد، ويشكل الماء جزءاً من هذا الخام، والذي تصل نسبتهُ إلى ما يقارب 10%، ويتميّز بلونهِ الأصفر القريب من البُني،  ويشار له كيميائيّاً بالرمز (2Fe2O3 .3H2O).
*درجة انصهارالحديد
تبلغ درجة انصهار الحديد 1,538 درجة مئوية، أي ما يعادل 2,800 درجة فهرنهايت، و1811 درجة كيلفن، ويعد الحديد عنصراً فلزياً لامع أبيض اللون، وناعم الملمس، وقابلاً للطرق والسحب،[١] ويحتل المجموعة الثامنة من الجدول الدوري، وعدده الذري 26، ووزنه الذري 55.845، وتبلغ درجة غليانه 2,861 درجة مئوية، وتبلغ كثافته 7.87 غرام لكل سنتيمتر مكعب.يحتوي جسم الإنسان على 4 غرام من الحديد، ونسبة مرتفعة من هذه الكمية موجودة في الهيموجلوبين؛ وهذا يعني أنّه من العناصر الضرورية لحياة الإنسان؛ فهيموجلوبين الدم يعد مسؤولاً عن نقل الأكسجين داخل الجسم، ليُمكّن الأنسجة من التنفس، كما يدخل في تركيب صبغة الكلوروفيل لذا يعتبر مهم أيضاً لحياة النباتات، ويعد معدن الحديد أحد أكثر الفلزات شيوعاً؛ فهو رابع أكثر العناصر وفرة بالقشرة الأرضية، ويُعتقد أنّ قلب الأرض يتكون من الكثير من الحديد.
*إنتاج الحديد يعتمدُ إنتاج الحديد على مجموعةٍ مِن الوسائل الإنتاجيّة المستخدمة في المصانع المتخصصة بإنتاج الحديد، وإعادة صناعتهِ، وتشكيله ومِن أهمِ الطُرقِ التي تُستخدمُ في إنتاجِ الحديد:

**لقد عرف الإنسان الحديد منذ القدم، حيث يقدر علماء الآثار أن الإنسان استخدم الحديد منذ ما يزيد عن 5000 سنة، وفي دراسة نشرتها مجلة علم الآثار عام 2013م، قام الباحثون بفحص قطع حديدية مصرية قديمة تعود إلى 3200 قبل الميلاد، ووجدوا أنها مصنّعة من النيزك الحديدي،[٣]وتعتبر تركيا أول من صهر الحديد من خاماته حوالي عام 1500 قبل الميلاد.
*الإنتاج بالاختزال:هو من إحدى الوسائل المستخدمة في إنتاج، وصناعة الحديد، والتي تعتمد على استخدام مجموعةٍ من الغازات التي تؤثّر على خام الحديد، وفي درجة حرارةٍ أقل من الدرجة التي تسمح في انصهاره، وذلك من أجل المحافظة على مكوّناته الأساسية قبل المباشرة في إعادة تصنيعه، وتتميز هذه الوسيلة الإنتاجية بمجموعةٍ من المميّزات، وهي:تقليل تكلفة إنتاج الحديد بالاعتماد على مواد خام مرتفعة الثمن.من الممكن استخدام هذه التقنية بسهولة، وخصوصاً في المصانع البسيطة.
لا يحتاج فرن إنتاج الحديد إلى وقتٍ طويلٍ من أجل البدء بالعمل.
*الإنتاج بالصهر:يعد من أكثر الوسائل المستخدمة في إنتاج الحديد؛ إذ ينتشر الإنتاج بالصهر في أغلب مصانع الحديد تقريباً، وينتج عن هذه الوسيلة الإنتاجية حديدٌ سائلٌ من الممكن العمل على تشكيله بسهولة وفقاً للاحتياجات، والأغراض التي يستخدمُ من أجلها، ويستخدم في هذه الوسيلة الإنتاجية مجموعةٌ من الأفران الكبيرة التي تصل درجات حرارتها إلى مستوياتٍ حراريّةٍ مرتفعة، ممّا يساهم في إذابة الحديد بسهولة.
*الحديدIron (2656Fe)
 [18Ar] 3d6 4s2
  • الحديد يحتل الترتيب الرابع من حيث الانتشار فى القشرة الأرضية بعد الأكسجين والسليكون والألومنيوم.
  • يمثل 6.3% من وزن القشرة الأرضية وتزداد كميته كلما اقتربنا من باطن الأرض.
  • يوجد بشكل حر فى النيازك 90%.
**خاماته:-

الخام
الاسم الكيميائى
الصيغة الكيميائية
اللون والنسبة
الماجنيتيت
أكسيد حديد مغناطيسى (اسود)
له  خواص مغناطيسية
Fe3O4
أسود
45-70%
الهيماتيت
أكسيد حديد (III) الأحمر غير متهدرت
احمرداكن سهل الاختزال
Fe2O3
أحمر داكن
 50-60%
الليمونيت
أكسيد حديد (III) متهدرت
اصفرسهل الاختزال
2Fe2O3 .3H2O
أصفر
20-60%
السيدريت
كربونات حديد (II)
رمادي مصفرسهل الاختزال
FeCO3
رمادى مصفر
30-42%
وهذه الخامات توجد مختلطة بكثير من الشوائب مثل:-
[1] ثانى أكسيد السليكون (السليكا) SiO2       [2] أكسيد الألومنيوم (الألومنيا) Al2O3
[3] أكسيد الكالسيوم (الجير الحى) CaO                   [4] أكسيد الماغنسيوم MgO
العوامل التى تتوقف عليها صلاحية الخام اقتصادياً:-
[1] نسبة الحديد فى الخام.  [2] تركيب الشوائب الموجودة فى الخام.[3] نوعية الشوائب المختلطة بالخام مثل الكبريت والفوسفور والزرنيخ.

تعليقات

التنقل السريع