समूह VIII के पी-तत्व। आठवें समूह के माध्यमिक उपसमूह सामान्य प्रावधान समूह 8 के तत्वों के लक्षण

आवधिक प्रणाली के आठवें समूह के पार्श्व उपसमूह में डी-तत्वों के तीन त्रय और तीन कृत्रिम रूप से प्राप्त और कम अध्ययन किए गए तत्व शामिल हैं: गैसियम, एचएस, मीटनेरियम, माउंट, डार्मस्टेडियम डीएस। पहला त्रय तत्वों द्वारा बनता है: लोहा, फ़े, कोबाल्ट सह, निकल नी; दूसरा त्रय - रूथेनियम आरयू, रेडियम आरओ, पैलेडियम पीडी; और तीसरा त्रय - ऑस्मियम ओएस, इरिडियम आईआर और प्लैटिनम पीटी। कृत्रिम रूप से प्राप्त हैशियम, मेइट्रिनियम, डार्मस्टेडियम एक छोटे जीवनकाल के साथ आज ज्ञात सबसे भारी तत्वों की सूची को पूरा करते हैं।

समूह VIIB के अधिकांश माने जाने वाले तत्वों में परमाणु के बाहरी इलेक्ट्रॉन खोल पर दो वैलेंस इलेक्ट्रॉन होते हैं; वे सभी धातु हैं। बाहरी एनएस-इलेक्ट्रॉनों के अलावा, अंतिम इलेक्ट्रॉन खोल (एन-1)डी के इलेक्ट्रॉन बांड के गठन में भाग लेते हैं।

परमाणु आवेश में वृद्धि के कारण, प्रत्येक त्रय के अंतिम तत्व में पहले तत्व की तुलना में एक विशिष्ट ऑक्सीकरण अवस्था कम होती है। उसी समय, उस अवधि की संख्या में वृद्धि जिसमें तत्व स्थित होता है, रोड़ा की विशेषता डिग्री में वृद्धि के साथ होता है (तालिका 9.1)।

सारणी 9.1 आठवें पार्श्व उपसमूह के तत्वों की अभिलाक्षणिक ऑक्सीकरण अवस्थाएँ

उनके यौगिकों में तत्वों की सबसे आम ऑक्सीकरण अवस्थाओं को तालिका में हाइलाइट किया गया है। बोल्ड में 41।

इन तत्वों को कभी-कभी तीन उपसमूहों में विभाजित किया जाता है: लौह उपसमूह (Fe, Ru, Os), कोबाल्ट उपसमूह (Co, Rh, Ir), और निकल उपसमूह (Ni, Pd, Pt)। इस तरह के विभाजन को तत्वों की विशिष्ट ऑक्सीकरण अवस्थाओं (तालिका 42) और कुछ अन्य गुणों द्वारा समर्थित किया जाता है। उदाहरण के लिए, लौह उपसमूह के सभी तत्व अमोनिया के संश्लेषण के लिए सक्रिय उत्प्रेरक हैं, और निकल उपसमूह कार्बनिक यौगिकों के हाइड्रोजनीकरण प्रतिक्रियाओं के लिए है। कोबाल्ट उपसमूह के तत्वों को जटिल यौगिकों के गठन की विशेषता है [ई (एनएच 3) 6] जी 3, जहां जी एक हलोजन आयन है

समूह VIIIB के तत्वों के रेडॉक्स गुण निम्न योजना द्वारा निर्धारित किए जाते हैं:

धातु आयनों के ऑक्सीकरण गुणों को मजबूत करना

सभी समूह VIIIB धातु उत्प्रेरक रूप से सक्रिय हैं। सभी कमोबेश हाइड्रोजन को अवशोषित करने और इसे सक्रिय करने में सक्षम हैं; ये सभी रंगीन आयन (यौगिक) बनाते हैं। सभी धातु जटिल गठन के लिए प्रवण हैं। उपसमूह VIII-B के तत्वों के भौतिक और रासायनिक गुणों की तुलना से पता चलता है कि Fe, Ni, Co एक दूसरे के बहुत समान हैं और साथ ही अन्य दो त्रय के तत्वों से बहुत अलग हैं, इसलिए वे पृथक हैं लौह परिवार में। शेष छह स्थिर तत्व एक सामान्य नाम - प्लैटिनम धातुओं के परिवार के तहत एकजुट होते हैं।

लौह परिवार की धातुएँ

लोहे की तिकड़ी में, क्षैतिज सादृश्यता, समग्र रूप से डी-तत्वों की विशेषता, सबसे स्पष्ट रूप से प्रकट होती है। आयरन ट्रायड के तत्वों के गुण तालिका में दिए गए हैं। 42.

तालिका 9.2 आयरन ट्रायड के तत्वों के गुण

प्राकृतिक संसाधन। लोहा पृथ्वी की पपड़ी में चौथा (O2, Si, Al के बाद) सबसे प्रचुर तत्व है। यह प्रकृति में मुक्त अवस्था में हो सकता है: यह उल्कापिंड मूल का लोहा है। लोहे के उल्कापिंडों में औसतन 90% Fe, 8.5% Ni, 0.5% Co होता है। बीस पत्थर के उल्कापिंडों के लिए औसतन एक लोहे का उल्कापिंड होता है। कभी-कभी देशी लोहा पाया जाता है, जिसे पिघले हुए मैग्मा द्वारा पृथ्वी के आंत्र से बाहर निकाल दिया जाता है।

लोहा प्राप्त करने के लिए, चुंबकीय लौह अयस्क Fe 3 O 4 (मैग्नेटाइट खनिज), लाल लौह अयस्क Fe 2 O 3 (हेमेटाइट) और भूरा लौह अयस्क Fe 2 O 3 x H 2 O (लिमोनाइट), FeS 2 - पाइराइट का उपयोग किया जाता है। मानव शरीर में हीमोग्लोबिन में आयरन मौजूद होता है।

धात्विक अवस्था में कोबाल्ट और निकल उल्कापिंडों में पाए जाते हैं। सबसे महत्वपूर्ण खनिज: कोबाल्टाइट CoAsS (कोबाल्ट चमक), आयरन-निकल पाइराइट (Fe, Ni) 9 S 8। ये खनिज बहुधात्विक अयस्कों में पाए जाते हैं।

गुण। लोहा, कोबाल्ट, निकल चांदी-सफेद धातुएं हैं जिनमें भूरे रंग (Fe), गुलाबी रंग (Co) और पीले रंग (Ni) का रंग होता है। शुद्ध धातुएँ प्रबल तथा तन्य होती हैं। तीनों धातुएं फेरोमैग्नेटिक हैं। जब एक निश्चित तापमान (क्यूरी बिंदु) तक गर्म किया जाता है, तो लौहचुंबकीय गुण गायब हो जाते हैं और धातु अनुचुम्बकीय हो जाती है।

लोहा और कोबाल्ट बहुरूपता की विशेषता है, जबकि निकल मोनोमोर्फिक है और पिघलने के तापमान तक एक एफसीसी संरचना है।

अशुद्धियों की उपस्थिति नमी की उपस्थिति में आक्रामक वातावरण में इन धातुओं के प्रतिरोध को बहुत कम कर देती है। यह सतह पर चर संरचना के आक्साइड और हाइड्रॉक्साइड के मिश्रण की एक ढीली परत के गठन के कारण जंग (लोहे में जंग लगना) के विकास की ओर जाता है, जो सतह को और विनाश से नहीं बचाता है।

आयरन (-0.441 V), निकल (-0.277 V) और कोबाल्ट (-0.25 V) के लिए E 2+ /E सिस्टम की इलेक्ट्रोड क्षमता की तुलना, और Fe 3+ /Fe सिस्टम की इलेक्ट्रोड क्षमता (-0.036) V), दर्शाता है कि इस त्रय का सबसे सक्रिय तत्व लोहा है। तनु हाइड्रोक्लोरिक, सल्फ्यूरिक और नाइट्रिक एसिड इन धातुओं को E 2+ आयनों के निर्माण के साथ घोलते हैं:

Fe+2HC? = एफईसी? 2+एच2;

नी + एच 2 एसओ 4 \u003d निसो 4 + एच 2;

3Co + 8HNO 3 \u003d 3Co (NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O;

4Fe + 10HNO 3 \u003d 3Fe (NO 3) 2 + NH 4 No 3 + 3H 2 O।

अधिक सांद्रित नाइट्रिक अम्ल और गर्म सान्द्र सल्फ्यूरिक अम्ल (70% से कम) लौह को Fe (III) में ऑक्सीकरण करके NO और SO2 बनाते हैं, उदाहरण के लिए:

Fe + 4HNO 3 \u003d Fe (NO 3) 3 + नहीं + 2H 2 O;

2Fe + 6H 2 SO 4 Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O।

अत्यधिक केंद्रित नाइट्रिक एसिड (एसपीवी 1.4) लोहे, कोबाल्ट, निकल को निष्क्रिय कर देता है, जिससे उनकी सतह पर ऑक्साइड फिल्म बन जाती है।

क्षार समाधानों के संबंध में, Fe, Co, Ni स्थिर हैं, लेकिन उच्च तापमान पर पिघलने के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। तीनों धातुएँ सामान्य परिस्थितियों में पानी के साथ प्रतिक्रिया नहीं करती हैं, लेकिन लाल-गर्म तापमान पर, लोहा जल वाष्प के साथ संपर्क करता है:

3Fe + 4H 2 o Fe 3 O 4 + 4H 2।

कोबाल्ट और निकल लोहे की तुलना में जंग के लिए अधिक प्रतिरोधी हैं, जो मानक इलेक्ट्रोड क्षमता की श्रृंखला में उनकी स्थिति के अनुरूप है।

ऑक्सीजन में सूक्ष्म रूप से परिक्षेपित आयरन को गर्म करने पर Fe3O4 बनता है, जो सबसे अधिक स्थिर आयरन ऑक्साइड है और कोबाल्ट उसी ऑक्साइड का निर्माण करता है। ये ऑक्साइड ऑक्सीकरण राज्यों +2, +3 (ईओ ई 2 ओ 3) में तत्वों के डेरिवेटिव हैं। कोबाल्ट और निकल का ऊष्मीय ऑक्सीकरण उच्च तापमान पर NiO और CoO के निर्माण के साथ होता है, जिनकी ऑक्सीकरण स्थितियों के आधार पर एक चर संरचना होती है।

लोहे के लिए निकल, कोबाल्ट, ऑक्साइड EO और E2O3 ज्ञात हैं (सारणी 9.3)।

तालिका 9.3 उपसमूह VIIIB के तत्वों के ऑक्सीजन युक्त यौगिक

तत्व का नाम	ऑक्सीकरण अवस्था		हाइड्रॉक्साइड
	चरित्र		नाम	आयन सूत्र	नाम
आयरन (Fe)			बुनियादी		आयरन (द्वितीय) हाइड्रॉक्साइड		लौह लवण (द्वितीय)
		बुनियादी की प्रबलता के साथ एम्फ़ोटेरिक		आयरन (III) हाइड्रॉक्साइड		लौह लवण (III)
	लौह अम्ल
		अम्ल		लौह अम्ल
कोबाल्ट (सह)			बुनियादी		कोबाल्ट (द्वितीय) हाइड्रोक्साइड		कोबाल्ट के लवण (द्वितीय)
		बुनियादी		कोबाल्ट (III) हाइड्रॉक्साइड		कोबाल्ट के लवण (III)
निकल (नी)			बुनियादी		निकल (द्वितीय) हाइड्रॉक्साइड		निकल (द्वितीय) लवण
		बुनियादी		निकेल (III) हाइड्रॉक्साइड		निकेल (III) लवण

ऑक्साइड ईओ और ई 2 ओ 3 को प्रत्यक्ष संश्लेषण द्वारा शुद्ध रूप में प्राप्त नहीं किया जा सकता है, क्योंकि इस मामले में ऑक्साइड का एक सेट बनता है, जिनमें से प्रत्येक चर संरचना का एक चरण है। वे अप्रत्यक्ष रूप से प्राप्त होते हैं - कुछ लवणों और हाइड्रॉक्साइड्स के अपघटन द्वारा। ऑक्साइड E2O3 केवल लोहे के लिए स्थिर है और हाइड्रॉक्साइड के निर्जलीकरण द्वारा प्राप्त किया जाता है।

ईओ ऑक्साइड पानी में अघुलनशील हैं और इसके साथ या क्षार समाधान के साथ बातचीत नहीं करते हैं। इसी E(OH) 2 हाइड्रॉक्साइड्स के लिए भी यही सच है। E(OH) 2 हाइड्रॉक्साइड लवण बनाने के लिए एसिड के साथ आसानी से प्रतिक्रिया करता है। आयरन ट्रायड के तत्वों के हाइड्रॉक्साइड्स के एसिड-बेस गुण तालिका में दिए गए हैं। 42.

आयरन हाइड्रॉक्साइड (III) Fe (OH) 3 वायुमंडलीय ऑक्सीजन के साथ Fe (OH) 2 के ऑक्सीकरण के दौरान बनता है:

4 Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3.

इसी तरह की प्रतिक्रिया कोबाल्ट के लिए विशिष्ट है। निकल हाइड्रॉक्साइड (II) वायुमंडलीय ऑक्सीजन के संबंध में स्थिर है। नतीजतन, एसिड के साथ बातचीत करते समय ई (ओएच) 3 हाइड्रॉक्साइड्स अलग तरह से व्यवहार करते हैं। यदि Fe (OH) 3 आयरन (III) लवण बनाता है, तो Co (OH) 3 और Ni (OH) 3 की एसिड के साथ प्रतिक्रिया E (+2) में कमी के साथ होती है:

Fe(OH)3 + 3HC? = एफईसी? 3+3H2O;

2Ni(OH)3 + 6HC? = 2 एनआईसी? 2+सी? 2+6H2O.

Fe(OH) 3 हाइड्रॉक्साइड एक एसिड फ़ंक्शन भी प्रदर्शित करता है, हाइड्रॉक्सो कॉम्प्लेक्स बनाने के लिए गर्म केंद्रित क्षार समाधानों के साथ प्रतिक्रिया करता है, उदाहरण के लिए, Na 3। फेरस एसिड डेरिवेटिव्स एचएफईओ 2 (फेराइट्स) फे 2 ओ 3 के साथ क्षार या कार्बोनेट को जोड़कर प्राप्त किया जाता है:

2NaOH + Fe 2 O 3 2NaFeO 2 + H 2 O;

एमजीसीओ 3 + फे 2 ओ 3 एमजीएफई 2 ओ 4 + सीओ 2।

फेराइट्स मी II Fe2O4 स्पिनल्स के वर्ग से संबंधित है। ऊपर चर्चा किए गए Fe3O4 और Co3O4 ऑक्साइड औपचारिक रूप से FeFe2O4 और CoCo2O4 स्पिनेल हैं।

कोबाल्ट और निकल के विपरीत, लोहे के यौगिकों को जाना जाता है जिसमें इसकी ऑक्सीकरण अवस्था + 6 होती है। Fe (OH) के ऑक्सीकरण के दौरान फेरेट बनते हैं। 3 ऑक्सीकरण एजेंट की उपस्थिति में गर्म केंद्रित क्षार में:

2Fe +3 (OH) 3 + 10KOH + 3Br 2 = 2K 2 Fe +6 O 4 + 6KBr + 2H 2 O।

फेरेट्स ऊष्मीय रूप से अस्थिर होते हैं और मामूली ताप (100-2000C) के साथ फेराइट्स में बदल जाते हैं:

4K 2 FeO 4 4KfeO 2 + 2K 2 O + 3O 2।

मुक्त अवस्था में, आयरन एसिड और संबंधित FeO3 ऑक्साइड को अलग नहीं किया गया है। घुलनशीलता और संरचनात्मक रूप से, फेरेट संबंधित क्रोमेट्स और सल्फेट्स के करीब हैं। Fe2O3 को KNO3 और KOH के साथ मिलाकर पोटैशियम फेरेट बनाया जाता है:

Fe 2 O 3 + 3KNO 3 + 4KOH \u003d 2K 2 feO 4 + 3KNO 2 + 2H 2 O।

फेरेट्स लाल-बैंगनी क्रिस्टलीय पदार्थ हैं। गर्म करने पर ये सड़ जाते हैं। एसिड H2 FeO4 को अलग नहीं किया जा सकता है, यह तुरंत Fe2O3, H2O और O2 में विघटित हो जाता है। फेरेट्स मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट हैं। अम्लीय और तटस्थ वातावरण में, फेरेट विघटित, ऑक्सीकरण पानी:

2Na 2 FeO 4 + 10 H 2 O 4Fe (OH) 3 + 4NaOH + O 2।

गैर-धातुओं के साथ यौगिक। Fe, Ni, Co halides अपेक्षाकृत कम हैं और सबसे विशिष्ट ऑक्सीकरण राज्यों +2 और +3 के अनुरूप हैं। आयरन के लिए, फ्लोरीन, क्लोरीन और ब्रोमीन के साथ FeG 2 और FeG 3 हलाइड्स ज्ञात हैं। प्रत्यक्ष बातचीत के साथ, FeF3, FeC? 3, FeBr3। डाइहैलाइड्स को परोक्ष रूप से प्राप्त किया जाता है - धातु (या इसके ऑक्साइड) को संबंधित हाइड्रोहालिक एसिड में घोलकर। कोबाल्ट ट्राइफ्लोराइड CoF3 और ट्राइक्लोराइड CoC? 3। निकल ट्राईहैलाइड नहीं बनाता है। आयरन ट्रायड के सभी डाइहैलाइड विशिष्ट नमक जैसे यौगिक होते हैं जिनमें रासायनिक बंधन में महत्वपूर्ण आयनिक योगदान होता है।

आयरन, कोबाल्ट, निकेल चाकोजेन्स के साथ जोरदार तरीके से परस्पर क्रिया करते हैं और चाकोजेनाइड्स बनाते हैं: EX और EX 2। समाधान में संबंधित घटकों की बातचीत से मोनोक्लेकोजेनाइड प्राप्त किया जा सकता है:

सीओसी? 2 + (NH 4) 2 S \u003d CoS + 2NH 4 C?।

सभी चाकोजेनाइड्स परिवर्तनशील रचना के चरण हैं।

अन्य गैर-धातुओं (pnictogens, कार्बन, सिलिकॉन, बोरान) के साथ लोहे के त्रय की धातुओं के यौगिक ऊपर दिए गए लोगों से अलग-अलग हैं। ये सभी औपचारिक संयोजकता के नियमों का पालन नहीं करते हैं और इनमें से अधिकांश में धात्विक गुण होते हैं।

लोहा, कोबाल्ट, निकल हाइड्रोजन को अवशोषित करते हैं, लेकिन इसके साथ कुछ यौगिक नहीं देते हैं। गर्म करने पर धातुओं में हाइड्रोजन की विलेयता बढ़ जाती है। इनमें घुली हाइड्रोजन परमाणु अवस्था में होती है।

ऑक्सीजन युक्त एसिड और जटिल यौगिकों के लवण। हाइड्रोक्लोरिक, सल्फ्यूरिक और नाइट्रिक एसिड के सभी लवण पानी में घुलनशील होते हैं।

निकेल (II) लवण हरे, कोबाल्ट (II) - नीले, और उनके समाधान और क्रिस्टलीय हाइड्रेट्स - गुलाबी (उदाहरण के लिए), लौह (II) लवण - हरे, और लोहे (III) - भूरे रंग के होते हैं। सबसे महत्वपूर्ण लवण हैं: FeC? 36H2O; FeSO 4 7H 2 O - आयरन सल्फेट, (NH 4) 2 SO 4 FeSO 4 · 6H 2 O - मोहर का नमक; NH 4 Fe (SO 4) 2 · 12H 2 O - लौह अमोनियम फिटकरी; NiSO4 · 6H2O, आदि।

क्रिस्टलीय हाइड्रेट्स बनाने के लिए लोहे, कोबाल्ट और निकल लवण की क्षमता जटिल गठन के लिए इन तत्वों की प्रवृत्ति को इंगित करती है। क्रिस्टलीय हाइड्रेट एक्वाकॉम्प्लेक्स का एक विशिष्ट उदाहरण हैं:

[ई (एच 2 ओ) 6] (सीएलओ 4) 2; [ई (एच 2 ओ) 6] (नं 3) 2।

आयरन ट्रायड के तत्वों के लिए एनीओनिक कॉम्प्लेक्स कई हैं: हैलाइड (Me I (EF 3), Me 2 I [EG 4], Me 3 [EG 4], आदि), थियोसाइनेट (Me 2 I [E (CNS)) 4] , मी 4 आई [ई (सीएनएस) 6 ], मी 3 आई [ई (सीएनएस) 6 ]), ऑक्सोलेट (मी 2 आई [ई (सी 2 ओ 4) 2 ], मी 3 [ई (सी 2 ओ) 4) 3])। साइनाइड कॉम्प्लेक्स विशेष रूप से विशेषता और स्थिर हैं: K 4 - पोटेशियम हेक्सासायनोफेरेट (II) (पीला रक्त नमक) और K 3 - पोटेशियम हेक्सासानोफेरेट (III) (लाल रक्त नमक)। पीएच ??7 पर Fe +3 आयन (पीला नमक) और Fe 2+ आयन (लाल नमक) का पता लगाने के लिए ये लवण अच्छे अभिकर्मक हैं:

4Fe 3+ + 4- = Fe 4 3;

हल्का नीला

3Fe 2+ + 2 3- = Fe 3 2।

टर्नबुल नीला

प्रशिया ब्लू का उपयोग नीले रंग के रंग के रूप में किया जाता है। जब Fe 3+ आयन वाले विलयन में थायोसायनेट लवण KCNS मिलाया जाता है, तो आयरन थायोसायनेट के बनने के कारण विलयन रक्त लाल हो जाता है:

एफईसी? 3 + 3KCNS = Fe(CNS) 3 + 3KC?.

यह प्रतिक्रिया बहुत संवेदनशील होती है और इसका उपयोग Fe3+ आयन को खोलने के लिए किया जाता है।

कोबाल्ट (II) को स्थिर सरल लवण और अस्थिर जटिल यौगिकों K 2, K 4 की विशेषता है, जो कोबाल्ट (III) यौगिकों में बदल जाते हैं: K 3, C? 3।

लोहा, लोहा, कोबाल्ट और निकल के विशिष्ट जटिल यौगिक कार्बोनिल हैं। इसी तरह के यौगिकों को पहले क्रोमियम और मैंगनीज उपसमूहों के तत्वों के लिए माना जाता था। हालांकि, कार्बोनिल्स में सबसे विशिष्ट हैं: , , . लोहे और निकल कार्बोनिल्स को सामान्य दबाव और 20-60 डिग्री सेल्सियस पर तरल के रूप में प्राप्त किया जाता है। धातु पाउडर पर सीओ धारा प्रवाहित करके। कोबाल्ट कार्बोनिल 150-200 o C और दबाव (2-3) 10 7 Pa पर प्राप्त होता है। ये नारंगी क्रिस्टल हैं। इसके अलावा, एक अधिक जटिल रचना के कार्बोनिल्स हैं: Fe (CO) 9 और ट्रिन्यूक्लियर कार्बोनिल्स, जो एक क्लस्टर प्रकार के यौगिक हैं।

सभी कार्बोनिल डायनामैग्नेटिक होते हैं, चूंकि CO लिगेंड (साथ ही CN?) एक मजबूत क्षेत्र बनाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप कॉम्प्लेक्सिंग एजेंट के वैलेंस डी-इलेक्ट्रॉन दाता-स्वीकर्ता तंत्र द्वारा सीओ अणुओं के साथ पी-बॉन्ड बनाते हैं। वाई-बांड सीओ अणुओं के अकेले इलेक्ट्रॉन जोड़े और जटिल एजेंट के शेष खाली कक्षों के कारण बनते हैं:

निकेल (II), इसके विपरीत, कई स्थिर जटिल यौगिक बनाता है: (OH) 2 , K 2 ; 2+ आयन गहरा नीला है।

निकल के निर्धारण के लिए गुणात्मक और मात्रात्मक विश्लेषण में इस प्रतिक्रिया का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। निकल और विशेष रूप से कोबाल्ट के यौगिक जहरीले होते हैं।

आवेदन पत्र। लोहा और इसकी मिश्रधातुएँ आधुनिक तकनीक का आधार हैं। स्टील्स में निकेल और कोबाल्ट महत्वपूर्ण मिश्रधातु हैं। निकल आधारित गर्मी प्रतिरोधी मिश्र धातु (निक्रोम युक्त नी और सीआर, आदि) का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। तांबा-निकल मिश्रधातु (मेल्चियोर, आदि) का उपयोग सिक्के, गहने और घरेलू सामान बनाने के लिए किया जाता है। कई अन्य निकेल- और कोबाल्ट युक्त मिश्र धातुएँ बहुत व्यावहारिक महत्व की हैं। विशेष रूप से, कोबाल्ट का उपयोग उन सामग्रियों के एक चिपचिपे घटक के रूप में किया जाता है जिनसे धातु काटने के उपकरण बनाए जाते हैं, जिसमें असाधारण रूप से कठोर कार्बाइड MoC और WC के कण बीच-बीच में मिल जाते हैं। धातुओं के इलेक्ट्रोप्लेटेड निकल कोटिंग बाद वाले को जंग से बचाते हैं और उन्हें एक सुंदर रूप देते हैं।

लौह परिवार की धातुएँ और उनके यौगिक व्यापक रूप से उत्प्रेरक के रूप में उपयोग किए जाते हैं। एडिटिव्स के साथ स्पंज आयरन - अमोनिया के संश्लेषण के लिए एक उत्प्रेरक। विशेष रूप से वसा में कार्बनिक यौगिकों के हाइड्रोजनीकरण के लिए अत्यधिक फैला हुआ निकल (रनी निकल) एक बहुत ही सक्रिय उत्प्रेरक है। एनआईए इंटरमेटेलिक यौगिक पर एक क्षार समाधान के साथ क्रिया करके राने निकल प्राप्त किया जाता है, जबकि एल्यूमीनियम घुलनशील एल्यूमिनेट बनाता है, और निकल छोटे कणों के रूप में रहता है। यह उत्प्रेरक कार्बनिक तरल की एक परत के नीचे जमा होता है, क्योंकि शुष्क अवस्था में यह तुरंत वायुमंडलीय ऑक्सीजन द्वारा ऑक्सीकृत हो जाता है। कोबाल्ट और मैंगनीज उनके "सुखाने" को तेज करने के लिए तेल पेंट में जोड़े गए उत्प्रेरक का हिस्सा हैं।

Fe 2 O 3 ऑक्साइड और इसके डेरिवेटिव (फेराइट) रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स में चुंबकीय सामग्री के रूप में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।

चतुर्थ काल में स्थित है।
लोहे का परमाणु भार 55.84 है, परमाणु आवेश +26 है। ऊर्जा स्तर (+26) द्वारा इलेक्ट्रॉनों का वितरण: 2, 8, 14, 2. बाहरी और पूर्व-बाहरी लोहे की परत का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 3s23p63d64s2।

इस प्रकार, लोहे के परमाणु के लिए, दो के अलावा एस-चौथी बाहरी परत के इलेक्ट्रॉन, छह और हैं डी-तीसरी पूर्व-बाहरी परत के इलेक्ट्रॉन। यहाँ इन डी-इलेक्ट्रॉन सबसे अधिक सक्रिय 4 अयुग्मित होते हैं। नतीजतन, 6 इलेक्ट्रॉन विशेष रूप से लोहे के वैलेंस बॉन्ड के निर्माण में सक्रिय रूप से शामिल होते हैं - 2 बाहरी से और 4 पूर्व-बाहरी परतों से। लोहे के सबसे आम ऑक्सीकरण राज्य Fe +2 और Fe +3 हैं। लोहा प्रकृति में सबसे अधिक पाए जाने वाले तत्वों में से एक है। अन्य तत्वों के बीच व्यापकता के संदर्भ में, यह चौथे स्थान पर है।

■ 57. लोहे के परमाणु की संरचना के साथ-साथ ऑर्बिटल्स में इलेक्ट्रॉनों के वितरण के आधार पर, इस तत्व के संभावित ऑक्सीकरण राज्यों को इंगित करें।

मुक्त अवस्था में लोहा 7.87 के घनत्व, 1535° के गलनांक और 2740° के क्वथनांक के साथ एक सिल्वर ग्रे चमकदार धातु है। लोहे ने फेरोमैग्नेटिक गुणों का उच्चारण किया है, अर्थात, एक चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में, यह चुम्बकित हो जाता है और जब क्षेत्र बंद हो जाता है, तो यह अपने चुंबकीय गुणों को बरकरार रखता है, स्वयं एक चुंबक बन जाता है। लौह समूह के सभी तत्वों में ये गुण होते हैं।
अपने रासायनिक गुणों के अनुसार लोहा एक बहुत सक्रिय धातु है। नमी की अनुपस्थिति में, लोहा हवा में नहीं बदलता है, लेकिन हवा में नमी और ऑक्सीजन के संपर्क में आने पर, यह गंभीर जंग से गुजरता है और जंग की ढीली फिल्म से ढक जाता है, जो कि लोहा है, जो इसे आगे ऑक्सीकरण से नहीं बचाता है। , और लोहा धीरे-धीरे अपने पूरे द्रव्यमान में ऑक्सीकरण करता है:
4Fe + 2Н2О + 3О2 = 2Fe2O3 · 2H2O
इस सबसे मूल्यवान धातु को जंग से बचाने के लिए कई तरीके विकसित किए गए हैं।

वोल्टेज की श्रृंखला में लोहा हाइड्रोजन के बाईं ओर स्थित है। इस संबंध में, यह आसानी से तनु अम्लों की क्रिया के संपर्क में आता है, उदाहरण के लिए, लौह नमक में बदल जाता है:
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2
लोहा सांद्र सल्फ्यूरिक और नाइट्रिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है। ये एसिड धातु की सतह पर इतनी मजबूत और घनी ऑक्साइड फिल्म बनाते हैं कि धातु पूरी तरह से निष्क्रिय हो जाती है और अन्य प्रतिक्रियाओं में प्रवेश नहीं करती है। इसी समय, लोहे के रूप में ऐसे मजबूत ऑक्सीकरण एजेंटों के साथ सीधे संपर्क में हमेशा +3 का ऑक्सीकरण राज्य प्रदर्शित करता है:
2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3
लोहा अतितापित भाप के साथ प्रतिक्रिया करता है; उसी समय, यह पानी से विस्थापित हो जाता है, और लाल-गर्म लोहा ऑक्साइड में बदल जाता है, और यह हमेशा या तो फेरस ऑक्साइड FeO या फेरस ऑक्साइड Fe3O4 (Fe2O3 FeO) होता है:
Fe + H2O = FeO + H2

3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2
शुद्ध ऑक्सीजन में गर्म किया गया लोहा लोहे के पैमाने के निर्माण के साथ तेजी से जलता है (चित्र 40 देखें)।

3Fe + 2O2 = Fe3O4

जब कैलक्लाइंड किया जाता है, तो लोहा कार्बन के साथ एक मिश्र धातु बनाता है और उसी समय आयरन कार्बाइड Fe3C।

■ 58. लोहे के भौतिक गुणों की सूची बनाएं।
59. लोहे के रासायनिक गुण क्या हैं? तर्कपूर्ण उत्तर दीजिए।

लोहे के यौगिक

लोहा यौगिकों की दो श्रृंखला बनाता है - यौगिक Fe +2 और Fe +3। आयरन की विशेषता दो ऑक्साइड - ऑक्साइड FeO और ऑक्साइड Fe2O3 है। सच है, एक मिश्रित ऑक्साइड Fe3O4 ज्ञात है, जिसका अणु दो- और फेरिक आयरन है: Fe2O3 · FeO। इस ऑक्साइड को आयरन ऑक्साइड या फेरस ऑक्साइड भी कहा जाता है।

फेरस आयरन यौगिक ऑक्साइड-ओ की तुलना में कम स्थिर होते हैं, और ऑक्सीकरण एजेंट की उपस्थिति में, भले ही यह केवल हवा हो, वे आमतौर पर फेरिक आयरन यौगिकों में बदल जाते हैं। उदाहरण के लिए, आयरन (II) हाइड्रॉक्साइड Fe (OH) 2 एक सफेद ठोस है, लेकिन इसे शुद्ध रूप में तभी प्राप्त किया जा सकता है जब प्रतिक्रियाशील पदार्थों के घोल में घुलित ऑक्सीजन न हो और यदि प्रतिक्रिया की अनुपस्थिति में की जाती है वायुमंडलीय ऑक्सीजन:
FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2 + Na2SO4
जिस नमक से आयरन (II) हाइड्रॉक्साइड प्राप्त होता है, उसमें निश्चित रूप से ऑक्सीडिक यौगिकों की थोड़ी सी भी अशुद्धता नहीं होनी चाहिए। चूँकि एक सामान्य शैक्षिक प्रयोगशाला में ऐसी स्थितियाँ बनाना बहुत कठिन होता है, इसलिए आयरन (II) हाइड्रॉक्साइड को अधिक या कम गहरे हरे रंग के जिलेटिनस अवक्षेप के रूप में प्राप्त किया जाता है, जो फेरिक यौगिकों के फेरिक यौगिकों के चल रहे ऑक्सीकरण को इंगित करता है। यदि आयरन (II) हाइड्रॉक्साइड को लंबे समय तक हवा में रखा जाए तो यह धीरे-धीरे आयरन (III) हाइड्रॉक्साइड Fe (OH) 3 में बदल जाता है:

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
लोहा विशिष्ट अघुलनशील हाइड्रॉक्साइड हैं। आयरन हाइड्रॉक्साइड (II) में मूल गुण होते हैं, जबकि Fe (OH) 3 में बहुत कमजोर रूप से उभयचर गुण होते हैं।

■ 60. एक विशिष्ट बुनियादी ऑक्साइड के रूप में आयरन ऑक्साइड के गुणों की सूची बनाएं। तर्कपूर्ण उत्तर दीजिए। सभी प्रतिक्रिया समीकरणों को पूर्ण और संक्षिप्त आयनिक रूपों में लिखें।

61. आयरन हाइड्रॉक्साइड (II) के गुणों की सूची बनाएं। प्रतिक्रिया समीकरणों के साथ अपने उत्तर का समर्थन करें।

आयरन (II) के लवणों में, आयरन सल्फेट FeSO4 · 7H2O, जिसमें क्रिस्टलीकरण के पानी के 7 अणु होते हैं, का सबसे बड़ा महत्व है। आयरन सल्फेट पानी में अत्यधिक घुलनशील है। इसका उपयोग कृषि में कीटों को नियंत्रित करने के साथ-साथ रंगों के निर्माण में भी किया जाता है।
फेरिक लवणों में, सबसे महत्वपूर्ण फेरिक क्लोराइड FeCl3 है, जो एक बहुत हीड्रोस्कोपिक नारंगी क्रिस्टल है जो भंडारण के दौरान पानी को अवशोषित करता है और भूरे रंग के घोल में फैल जाता है।

लोहे के लवण (II) आसानी से लोहे के लवण (III) में बदल सकते हैं, उदाहरण के लिए, जब सल्फ्यूरिक एसिड की उपस्थिति में नाइट्रिक एसिड या पोटेशियम परमैंगनेट के साथ गरम किया जाता है:
6FeSO4 + 2HNO3 + 3H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + 2NO + 4H2O
इन यौगिकों के भंडारण के दौरान वायुमंडलीय ऑक्सीजन की क्रिया के तहत Fe +3 लवणों में Fe +2 लवणों का ऑक्सीकरण भी हो सकता है, लेकिन केवल यह प्रक्रिया लंबी होती है। Fe 2+ और Fe 3+ धनायनों की पहचान के लिए, बहुत विशिष्ट विशिष्ट अभिकर्मकों का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, फेरस आयरन को पहचानने के लिए, वे लाल रक्त नमक K3 लेते हैं, जो फेरस आयनों की उपस्थिति में, उन्हें टर्नबुल ब्लू का एक विशिष्ट तीव्र नीला अवक्षेप देता है:
3FeSO4 + 2K3 = Fe32 + 3K2SO4
या आयनिक रूप में
3Fe 2+ + 2 3- = Fe32
Fe3 + लवणों की पहचान करने के लिए, पीले रक्त नमक K4 के साथ अभिक्रिया का उपयोग किया जाता है:
4FeCl3 + 3K4 = Fe43 + 12KCl

4Fe 3+ + 3 4- = Fe43
इस मामले में, प्रशिया नीले अवक्षेप का एक तीव्र नीला अवक्षेप। प्रशिया ब्लू और टर्नबुल ब्लू का उपयोग रंजक के रूप में किया जाता है।
इसके अलावा, फेरिक आयरन को घुलनशील लवण - पोटेशियम थायोसाइनेट KCNS या अमोनियम थियोसाइनेट NH4CNS का उपयोग करके पहचाना जा सकता है। जब ये पदार्थ Fe (III) लवण के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, तो विलयन रक्त-लाल रंग प्राप्त कर लेता है।

■ 62. लवण Fe +3 और Fe +2 के गुणों की सूची बनाएं। कौन सा ऑक्सीकरण राज्य अधिक स्थिर है?
63. Fe +2 नमक को Fe +3 नमक में और इसके विपरीत कैसे परिवर्तित करें? उदाहरण दो।

प्रतिक्रिया समीकरण के अनुसार होती है:
FeCl3 + 3KCNS = Fe(CNS)3 + 3KCl
या आयनिक रूप में
Fe 3+ + 3CNS - \u003d Fe (CNS),
लोहे के यौगिक जीवों के जीवन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। उदाहरण के लिए, यह मुख्य रक्त प्रोटीन - हीमोग्लोबिन, साथ ही हरे पौधों - क्लोरोफिल का हिस्सा है। आयरन मुख्य रूप से खाद्य उत्पादों के कार्बनिक पदार्थों में शरीर में प्रवेश करता है। बहुत सारे आयरन में सेब, अंडे, पालक, चुकंदर होते हैं। दवाओं के रूप में, लोहे का उपयोग कार्बनिक अम्लों के लवण के रूप में किया जाता है। फेरिक क्लोराइड एक हेमोस्टैटिक एजेंट के रूप में कार्य करता है।

■ 64. तीन टेस्ट ट्यूब में शामिल हैं: ए) आयरन (II) सल्फेट, बी) आयरन (III) सल्फेट और सी) आयरन (III) क्लोराइड। कैसे निर्धारित करें कि किस परखनली में कौन सा नमक है?
65. परिवर्तनों की एक श्रृंखला कैसे करें:
Fe → FeCl2 → FeSO4 → Fe2(SO4)3 → Fe(OH)3 → Fe2O3।
66. निम्नलिखित दिए गए हैं: लोहा, कास्टिक सोडा। आयरन (II) हाइड्रॉक्साइड और आयरन (III) हाइड्रॉक्साइड प्राप्त करने के लिए केवल इन पदार्थों का उपयोग कैसे करें?
67. क्रोमियम (III) क्लोराइड और आयरन (III) क्लोराइड युक्त घोल को क्षार की अधिकता से उपचारित किया गया। परिणामी अवक्षेप को छान लिया गया। फ़िल्टर पर क्या रहता है और फ़िल्टर में क्या जाता है? आणविक, पूर्ण आयनिक और संक्षिप्त आयनिक रूपों में प्रतिक्रिया समीकरणों का उपयोग करके एक सूचित उत्तर दें।

लौह मिश्र

लोहा लौह धातु विज्ञान का आधार है, इसलिए इसका भारी मात्रा में खनन किया जाता है। साम्यवाद के पूर्ण पैमाने पर निर्माण का नया कार्यक्रम 1980 में 250 मिलियन टन स्टील के उत्पादन के लिए प्रदान करता है। यह 1960 की तुलना में 3.8 गुना अधिक है।
लोहे का उपयोग लगभग कभी भी अपने शुद्ध रूप में नहीं किया जाता है, बल्कि केवल मिश्र धातुओं के रूप में किया जाता है। लोहे की सबसे महत्वपूर्ण मिश्र धातु इसके कार्बन हैं - विभिन्न कच्चा लोहा और स्टील्स। कच्चा लोहा और स्टील के बीच मुख्य अंतर कार्बन सामग्री है: कच्चा लोहा में 1.7% से अधिक कार्बन होता है, जबकि स्टील में 1.7% से कम होता है।

फेरोलॉयज (सिलिकॉन के साथ लोहे का एक मिश्र धातु), फेरोक्रोम (क्रोमियम के साथ लोहे का एक मिश्र धातु), और फेरोमैंगनीज (मैंगनीज के साथ लोहे का एक मिश्र धातु) का बहुत व्यावहारिक महत्व है। फेरोलॉयज कच्चा लोहा है जिसमें 10% से अधिक लोहा होता है और संबंधित घटक का कम से कम 10% होता है। इसके अलावा, उनमें वही तत्व होते हैं जो कच्चा लोहा में होते हैं। फेरोलॉयज का उपयोग मुख्य रूप से स्टील के "डीऑक्सीडेशन" और मिश्र धातु की अशुद्धियों के रूप में किया जाता है।
कच्चा लोहा में, रैखिक और पिग आइरन प्रतिष्ठित हैं। फाउंड्री आयरन का उपयोग विभिन्न भागों की ढलाई के लिए किया जाता है, पिग आयरन को स्टील में पिघलाया जाता है, क्योंकि इसमें बहुत अधिक कठोरता होती है और इसे संसाधित नहीं किया जा सकता है। पिग आयरन सफेद होता है, और फाउंड्री आयरन ग्रे होता है। पिग आयरन में मैंगनीज अधिक होता है।

स्टील्स कार्बन और मिश्र धातु हैं। कार्बन स्टील्स आमतौर पर लोहे और कार्बन का एक मिश्र धातु होता है, जबकि मिश्र धातु स्टील्स में मिश्र धातु के योजक होते हैं, अर्थात, अन्य धातुओं की अशुद्धियाँ जो स्टील को अधिक मूल्यवान गुण देती हैं। स्टील मैलाबिलिटी, लोच, सख्त होने के दौरान स्थिरता और - कठोरता और गर्मी प्रतिरोध देता है। जिरकोनियम एडिटिव्स वाले स्टील्स बहुत लोचदार और नमनीय होते हैं; उनका उपयोग कवच प्लेट बनाने के लिए किया जाता है। मैंगनीज की अशुद्धियाँ स्टील को प्रभाव और घर्षण के लिए प्रतिरोधी बनाती हैं। टूल स्टील्स के निर्माण में बोरॉन स्टील के काटने के गुणों में सुधार करता है।
कभी-कभी दुर्लभ धातुओं की मामूली अशुद्धियाँ भी स्टील को नए गुण देती हैं। यदि स्टील के हिस्से को बेरिलियम पाउडर में 900-1000 ° के तापमान पर रखा जाता है, तो स्टील की कठोरता और उसके पहनने के प्रतिरोध में बहुत वृद्धि होती है।
क्रोम-निकल या, जैसा कि उन्हें भी कहा जाता है, स्टेनलेस स्टील जंग के प्रतिरोधी हैं। सल्फर और फास्फोरस की अशुद्धियाँ स्टील के लिए बहुत हानिकारक होती हैं - ये धातु को भंगुर बना देती हैं।

■ 68. आपको ज्ञात सबसे महत्वपूर्ण लोहा कौन सा है?
69. स्टील और कच्चा लोहा में मुख्य अंतर क्या है?
70. कच्चा लोहा के गुण क्या हैं और आप किस प्रकार के कच्चा लोहा जानते हैं?
71. अलॉय स्टील्स और एलॉयिंग एडिटिव्स क्या हैं?

डोमेन प्रक्रिया

ब्लास्ट फर्नेस में रिडक्शन स्मेल्टिंग द्वारा पिग आयरन का उत्पादन किया जाता है। ये तीस मीटर ऊँची विशाल संरचनाएँ हैं, जो प्रति दिन 2,000 टन से अधिक कच्चा लोहा का उत्पादन करती हैं। ब्लास्ट फर्नेस डिवाइस की योजना को अंजीर में दिखाया गया है। 83.
ब्लास्ट फर्नेस का ऊपरी भाग, जिसके माध्यम से चार्ज लोड किया जाता है, शीर्ष कहा जाता है। चार्ज के शीर्ष के माध्यम से

चावल। 83. ब्लास्ट फर्नेस के उपकरण की योजना।

भट्ठी के एक लंबे शाफ्ट में गिरता है, जो ऊपर से नीचे की ओर फैलता है, जो ऊपर से नीचे तक भरी हुई सामग्री की आवाजाही की सुविधा देता है। जैसे ही चार्ज भट्ठी के सबसे बड़े हिस्से में जाता है - भाप - इसके साथ परिवर्तनों की एक श्रृंखला होती है, जिसके परिणामस्वरूप कच्चा लोहा बनता है, चूल्हा में बहता है - भट्ठी का सबसे गर्म हिस्सा। यहीं पर स्लैग जमा होता है। कच्चा लोहा और लावा भट्टी में विशेष छिद्रों के माध्यम से भट्टी से निकलते हैं, जिन्हें टैपहोल कहा जाता है। भट्ठी के ऊपरी भाग के माध्यम से ब्लास्ट फर्नेस में हवा प्रवाहित की जाती है, जो भट्ठी में ईंधन के दहन का समर्थन करती है।

लोहे को गलाने के दौरान होने वाली रासायनिक प्रक्रियाओं पर विचार करें। ब्लास्ट फर्नेस का चार्ज, यानी इसमें लोड किए गए पदार्थों का परिसर, लौह अयस्क, ईंधन और फ्लक्स या फ्लक्स से बना होता है। बहुत सारे लोहे के अयस्क हैं। मुख्य अयस्क चुंबकीय लौह अयस्क Fe3O4, लाल लौह अयस्क Fe2O3, भूरा लौह अयस्क 2Fe2O8 3H2O हैं। ब्लास्ट-फर्नेस प्रक्रिया में, FeCO3 साइडराइट का उपयोग लौह अयस्क के रूप में किया जाता है, और कभी-कभी FeS2, जो पाइराइट भट्टियों में फायरिंग के बाद Fe2O3 सिंडर में बदल जाता है, जिसका उपयोग धातु विज्ञान में किया जा सकता है। सल्फर के बड़े मिश्रण के कारण ऐसा अयस्क कम वांछनीय है। ब्लास्ट फर्नेस में न केवल कच्चा लोहा, बल्कि फेरोल मिश्र धातुओं को भी पिघलाया जाता है। भट्ठी में लोड किया गया ईंधन भट्ठी में उच्च तापमान बनाए रखने और अयस्क से लोहे को पुनर्प्राप्त करने के लिए एक साथ काम करता है, और कार्बन के साथ मिश्र धातु के निर्माण में भी भाग लेता है। ईंधन आमतौर पर कोक होता है।

लोहे के गलाने की प्रक्रिया में, कोक को गैसीकृत किया जाता है, गैस जनरेटर के रूप में, पहले डाइऑक्साइड में और फिर कार्बन मोनोऑक्साइड में बदल दिया जाता है:
C + O2 = CO3 CO2 + C = 2CO
परिणामी कार्बन मोनोऑक्साइड एक अच्छा गैसीय कम करने वाला एजेंट है। इसकी मदद से, लौह अयस्क को बहाल किया जाता है:
Fe2O3 + 3CO = 3CO2 + 2Fe
लौह युक्त अयस्क के साथ, अपशिष्ट चट्टान की अशुद्धियाँ निश्चित रूप से भट्टी में प्रवेश करती हैं। वे बहुत दुर्दम्य हैं और एक भट्टी को रोक सकते हैं जो कई वर्षों से लगातार चल रही है। अपशिष्ट चट्टान को भट्टी से आसानी से निकालने के लिए, इसे एक फ़्यूज़िबल यौगिक में परिवर्तित किया जाता है, इसे फ्लक्स (फ्लक्स) के साथ स्लैग में बदल दिया जाता है। उदाहरण के लिए, चूना पत्थर युक्त आधार चट्टान को धातुमल में स्थानांतरित करने के लिए, जो समीकरण के अनुसार भट्टी में विघटित हो जाता है
CaCO3 = CaO + CO2
रेत डालें। कैल्शियम ऑक्साइड के साथ मिलकर रेत एक सिलिकेट बनाती है:
काओ + SiO3 = CaSiO3
यह एक ऐसा पदार्थ है जिसमें अतुलनीय रूप से कम गलनांक होता है। तरल अवस्था में, इसे भट्टी से छोड़ा जा सकता है।

यदि चट्टान अम्लीय है, जिसमें बड़ी मात्रा में सिलिकॉन डाइऑक्साइड होता है, तो, इसके विपरीत, चूना पत्थर को भट्ठी में लोड किया जाता है, जो सिलिकॉन डाइऑक्साइड को सिलिकेट में परिवर्तित करता है, और परिणामस्वरूप एक ही लावा प्राप्त होता है। पहले, लावा बेकार था, लेकिन अब इसे पानी से ठंडा किया जाता है और भवन निर्माण सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है।
ईंधन के दहन को बनाए रखने के लिए, गर्म, ऑक्सीजन युक्त हवा को लगातार ब्लास्ट फर्नेस में आपूर्ति की जाती है। इसे विशेष एयर हीटर - किपर्स में गर्म किया जाता है। काउपर दुर्दम्य ईंटों से बना एक ऊँचा टॉवर है, जहाँ ब्लास्ट फर्नेस से गर्म गैसें निकलती हैं। धमन भट्टी गैसों में कार्बन डाइऑक्साइड CO2, N2 और कार्बन मोनोऑक्साइड CO होती है। काउपर में कार्बन मोनोऑक्साइड जलती है, जिससे उसका तापमान बढ़ जाता है। फिर ब्लास्ट फर्नेस गैसों को स्वचालित रूप से दूसरे काउपर में भेजा जाता है, और पहले वाले के माध्यम से ब्लास्ट फर्नेस को निर्देशित हवा का प्रवाह शुरू होता है। एक गर्म काउपर में, हवा गर्म होती है, और इस प्रकार ईंधन की बचत होती है, जो ब्लास्ट फर्नेस में प्रवेश करने वाली हवा को गर्म करने पर बड़ी मात्रा में खर्च होती है। प्रत्येक ब्लास्ट फर्नेस में कई काउपर होते हैं।

■ 72. ब्लास्ट फर्नेस चार्ज की संरचना क्या है?
73. लोहे के प्रगलन के दौरान होने वाली प्रमुख रासायनिक प्रक्रियाओं की सूची बनाइए।
74. धमन भट्टी गैस का संघटन क्या है और काउपरों में इसका उपयोग किस प्रकार किया जाता है?
75. 10% अशुद्धियों वाले 519.1 किलोग्राम चुंबकीय लौह अयस्क से 4% कार्बन युक्त कितना कच्चा लोहा प्राप्त किया जा सकता है?
76. यदि कोक में 97% शुद्ध कार्बन होता है, तो कोक की कितनी मात्रा कार्बन मोनोऑक्साइड की मात्रा को 320 किलोग्राम आयरन ऑक्साइड को कम करने के लिए पर्याप्त मात्रा में देती है?
77. साइडराइट को कैसे संसाधित किया जाना चाहिए ताकि उनसे लोहा प्राप्त किया जा सके?

स्टील गलाने

स्टील को तीन प्रकार की भट्टियों में पिघलाया जाता है - खुली चूल्हा पुनर्योजी भट्टियां, बेसेमर कन्वर्टर्स और बिजली की भट्टियां।
ओपन-चूल्हा भट्टी सबसे आधुनिक भट्टी है जिसे स्टील के मुख्य द्रव्यमान (चित्र 84) को गलाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। ब्लास्ट फर्नेस के विपरीत एक खुली चूल्हा भट्टी, लगातार चलने वाली भट्टी नहीं है।

चावल। 84. खुली चूल्हा भट्टी के उपकरण की योजना

इसका मुख्य भाग एक स्नानागार है, जहाँ एक विशेष मशीन द्वारा खिड़कियों के माध्यम से आवश्यक सामग्री लोड की जाती है। स्नान पुनर्योजी के लिए विशेष मार्ग से जुड़ा हुआ है, जो दहनशील गैसों और भट्टी को आपूर्ति की जाने वाली हवा को गर्म करने का काम करता है। ताप दहन उत्पादों की गर्मी के कारण होता है, जो समय-समय पर पुनर्योजी के माध्यम से पारित होते हैं। चूंकि उनमें से कई हैं, वे बारी-बारी से काम करते हैं और बारी-बारी से गर्म होते हैं। एक खुली चूल्हा भट्टी प्रति पिघल 500 टन स्टील तक का उत्पादन कर सकती है।

एक खुली चूल्हा भट्टी का आवेश बहुत विविध है: आवेश की संरचना में पिग आयरन, स्क्रैप धातु, अयस्क, फ्लक्स (फ्लक्स) उसी प्रकृति के होते हैं जैसे ब्लास्ट फर्नेस प्रक्रिया में होते हैं। जैसा कि ब्लास्ट फर्नेस प्रक्रिया में, स्टीलमेकिंग के दौरान, निकास गैसों की गर्मी के कारण पुनर्जनन में हवा और दहनशील गैसों को गर्म किया जाता है। खुले चूल्हे की भट्टियों में ईंधन या तो नोजल या ज्वलनशील गैसों द्वारा छिड़का हुआ ईंधन तेल होता है, जो वर्तमान में विशेष रूप से व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। यहां ईंधन भट्ठी में उच्च तापमान बनाए रखने के लिए ही काम करता है।
स्टील गलाने की प्रक्रिया ब्लास्ट फर्नेस प्रक्रिया से मौलिक रूप से भिन्न होती है, क्योंकि ब्लास्ट फर्नेस प्रक्रिया एक कमी प्रक्रिया है, और स्टील गलाने एक ऑक्सीडेटिव प्रक्रिया है, जिसका उद्देश्य कार्बन सामग्री को धातु द्रव्यमान में ऑक्सीकरण करके कम करना है। इसमें शामिल प्रक्रियाएं काफी जटिल हैं।

अयस्क में निहित और गैसीय ईंधन को जलाने के लिए भट्ठी में हवा के साथ आपूर्ति की जाती है, यह ऑक्सीकरण करता है, साथ ही लोहे की एक महत्वपूर्ण मात्रा, इसे मुख्य रूप से लोहे के ऑक्साइड (II) में बदल देता है: 2Fe + O2 \u003d 2FeO
कच्चा लोहा, या उच्च तापमान पर अन्य धातुओं की किसी भी अशुद्धियों में निहित, परिणामी लोहे (II) ऑक्साइड को समीकरण के अनुसार धातु के लोहे में फिर से कम करें: Si + 2FeO \u003d SiO2 + 2Fe Mn + FeO \u003d MnO + Fe
इसी तरह आयरन ऑक्साइड (II) और: C + FeO = Fe + CO के साथ प्रतिक्रिया करता है
प्रक्रिया के अंत में, शेष आयरन ऑक्साइड (II) को पुनर्स्थापित करने के लिए (या, जैसा कि वे कहते हैं, इसे "डीऑक्सीडाइज़" करने के लिए), "डीऑक्सीडाइज़र" - फेरोलॉयज़ - जोड़े जाते हैं। उनमें मौजूद मैंगनीज और सिलिकॉन के योगज उपरोक्त समीकरणों के अनुसार शेष आयरन ऑक्साइड (II) को कम करते हैं। इसके बाद गलन समाप्त हो जाती है। खुले चूल्हे की भट्टियों में पिघलने में 8-10 घंटे लगते हैं।

चावल। 85. बेसेमर कन्वर्टर डिवाइस आरेख

बेसेमर कन्वर्टर (चित्र। 85) - एक पुराने प्रकार की भट्टी, लेकिन बहुत उच्च प्रदर्शन के साथ। चूंकि कनवर्टर ईंधन की खपत के बिना काम करता है, स्टील उत्पादन की यह विधि धातु विज्ञान में महत्वपूर्ण स्थान रखती है। कन्वर्टर 20-30 टन की क्षमता वाला एक नाशपाती के आकार का स्टील का बर्तन होता है, जो अंदर से दुर्दम्य ईंटों से बना होता है। कनवर्टर में प्रत्येक गर्मी 12-15 मिनट तक चलती है। कनवर्टर के कई नुकसान हैं: यह केवल तरल लोहे पर ही काम कर सकता है। यह इस तथ्य के कारण है कि कार्बन का ऑक्सीकरण तरल लोहे के पूरे द्रव्यमान के नीचे से गुजरने वाली हवा द्वारा किया जाता है, जो पिघलने को तेज करता है और ऑक्सीकरण की तीव्रता को बढ़ाता है। स्वाभाविक रूप से, इस मामले में लोहे का "अपशिष्ट" विशेष रूप से महान है। इसी समय, कम पिघलने का समय इसे विनियमित करने की अनुमति नहीं देता है, मिश्र धातु की अशुद्धियों को जोड़ने के लिए, इसलिए, मुख्य रूप से कार्बन स्टील्स को कन्वर्टर्स में पिघलाया जाता है। पिघलने के अंत में, हवा की आपूर्ति बंद कर दी जाती है और, खुले चूल्हा प्रक्रिया के रूप में, "डीऑक्सीडाइज़र" जोड़े जाते हैं।

बिजली की भट्टियों (चित्र। 86) में, विशेष ग्रेड के मिश्र धातु वाले स्टील को पिघलाया जाता है, मुख्य रूप से एक उच्च पिघलने वाले तापमान के साथ, जिसमें अन्य योजक होते हैं। तैयार स्टील को रोलिंग के लिए भेजा जाता है। वहां, विशाल रोलिंग मिलों पर - ब्लूमिंग और स्लैब - वे लाल-गर्म स्टील सिल्लियों को रोल की मदद से संपीड़ित करते हैं, जिससे स्टील पिंड से विभिन्न आकृतियों का उत्पादन संभव हो जाता है।

चित्र 86. इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस की योजना। 1 - इलेक्ट्रोड, 2 - लोडिंग विंडो, 3 - स्टील रिलीज के लिए ढलान, 4 - रोटरी मैकेनिज्म

मिश्र धातुओं के रूप में लोहे का व्यापक रूप से राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था में उपयोग किया जाता है। राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था की एक भी शाखा इसके बिना नहीं कर सकती। लौह धातुओं को बचाने के लिए, वर्तमान में, जहाँ तक संभव हो, वे उन्हें सिंथेटिक सामग्री से बदलने की कोशिश कर रहे हैं।
मशीन टूल्स और ऑटोमोबाइल, हवाई जहाज और उपकरण, प्रबलित कंक्रीट संरचनाओं के लिए फिटिंग, टिन के बक्से और छत की चादरों के लिए टिन, जहाजों और पुलों, कृषि मशीनों और बीम, पाइप और घरेलू उत्पादों की एक पूरी श्रृंखला लौह धातुओं से बनाई जाती है।

■ 78. स्टीलमेकिंग प्रक्रिया और ब्लास्ट फर्नेस प्रक्रिया के बीच मूलभूत अंतर क्या है?
79. स्टील गलाने के लिए कौन सी भट्टियों का उपयोग किया जाता है?
80. खुली चूल्हा भट्टी में पुनर्जननकर्ता क्या होते हैं?

81. एक खुली चूल्हा भट्टी के आवेश की संरचना और एक ब्लास्ट फर्नेस के आवेश की संरचना से इसके अंतर को निर्दिष्ट करें?
82. "डीऑक्सीडाइज़र" क्या हैं?
83. स्टील प्रगलन को ऑक्सीकारक प्रगलन क्यों कहा जाता है?
84. 4% कार्बन युक्त 116.7 किग्रा कच्चा लोहा से 1% कार्बन युक्त कितना स्टील प्राप्त किया जा सकता है?
85. 36 किलो फेरस ऑक्साइड को "डीऑक्सीडाइज" करने के लिए 80% मैंगनीज युक्त कितने फेरोमैंगनीज की आवश्यकता होगी?

आयरन के विषय पर लेख, समूह VIII का एक द्वितीयक उपसमूह

लोहा और बिजली स्टील्स के गुण विविध हैं। समुद्र के पानी में लंबे समय तक रहने के लिए डिज़ाइन किए गए स्टील्स हैं, स्टील्स जो उच्च तापमान का सामना कर सकते हैं और ...

आठवें समूह के द्वितीयक उपसमूह में डी-तत्वों के तीन त्रिभुज शामिल हैं।

प्रथम त्रय का निर्माण तत्वों द्वारा होता है लोहा, कोबाल्ट और निकल, दूसरा - रूथेनियम, रोडियम, पैलेडियम, और तीसरा त्रय - आज़मियम, इरिडियम और प्लेटिनम.

विचाराधीन उपसमूह के अधिकांश तत्वों में परमाणु के बाहरी इलेक्ट्रॉन खोल पर दो इलेक्ट्रॉन होते हैं; वे सभी धातु हैं।

बाहरी इलेक्ट्रॉनों के अलावा, पिछले अधूरे इलेक्ट्रॉन शेल के इलेक्ट्रॉन भी रासायनिक बंधों के निर्माण में भाग लेते हैं।

लौह परिवार में लोहा, कोबाल्ट और निकल शामिल हैं। श्रृंखला Fe (1.83) - Co (1.88) - Ni (1.91) में वैद्युतीयऋणात्मकता में वृद्धि से पता चलता है कि बुनियादी और कम करने वाले गुणों में कमी लोहे से निकल तक होनी चाहिए। वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला में, ये तत्व हाइड्रोजन तक होते हैं।

प्रकृति में व्यापकता के संदर्भ में, चिकित्सा और प्रौद्योगिकी में यौगिकों का उपयोग, और शरीर में भूमिका, आयरन इस समूह में पहले स्थान पर है।

यौगिकों में लौह परिवार के तत्व ऑक्सीकरण अवस्था +2 प्रदर्शित करते हैं,

आयरन (द्वितीय) यौगिक. लोहे को तनु अम्ल में घोलने पर लौह लवण बनते हैं। उनमें से सबसे महत्वपूर्ण आयरन (II) सल्फेट, या आयरन सल्फेट, FeSO4 है . 7H 2 O, हल्का हरा बनता है

क्रिस्टल, पानी में अत्यधिक घुलनशील। हवा में, आयरन सल्फेट धीरे-धीरे अपक्षय करता है और साथ ही साथ सतह से ऑक्सीकरण करता है, लोहे के पीले-भूरे रंग के मूल नमक (III) में बदल जाता है।

20-30% सल्फ्यूरिक एसिड में स्टील स्क्रैप को घोलकर आयरन (II) सल्फेट प्राप्त किया जाता है:

Fe + H 2 SO 4 \u003d FeSO 4 + H 2

आयरन सल्फेट (II) का उपयोग पौधों के कीटों को नियंत्रित करने के लिए, स्याही और खनिज पेंट के उत्पादन में और कपड़ों की रंगाई में किया जाता है। जब एक लोहे (II) नमक का घोल क्षार के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो लोहे का एक सफेद अवक्षेप (II) हाइड्रॉक्साइड Fe (OH) 2 अवक्षेपित होता है, जो ऑक्सीकरण के कारण हवा में जल्दी से हरे और फिर भूरे रंग का हो जाता है, लोहे में बदल जाता है ( III) हाइड्रॉक्साइड Fe (OH) 3 :

4Fe(OH) 2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH) 3

फेरस यौगिक एजेंटों को कम कर रहे हैं और आसानी से फेरिक यौगिकों में परिवर्तित हो सकते हैं:

6FeSO 4 + 2HNO 3 + 3H 2 SO 4 = 3Fe 2 (SO 4) 3 + 2NO + 4H 2 O

10FeSO 4 + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4 = 5Fe 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 8H 2 O

फेरिक ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड उभयधर्मी हैं। आयरन (III) हाइड्रॉक्साइड आयरन (II) हाइड्रॉक्साइड की तुलना में एक कमजोर आधार है, यह इस तथ्य में व्यक्त किया गया है कि फेरिक आयरन के लवण दृढ़ता से हाइड्रोलाइज्ड होते हैं, और कमजोर एसिड (उदाहरण के लिए, कार्बोनिक, हाइड्रोजन सल्फाइड) Fe (OH) 3 के साथ नहीं होता है लवण बनाते हैं।

फेरिक ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड के अम्लीय गुण क्षार धातु कार्बोनेट के साथ संलयन प्रतिक्रिया में प्रकट होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप फेराइट बनते हैं - फेरस एसिड एचएफईओ 2 के लवण मुक्त अवस्था में प्राप्त नहीं होते हैं:

Fe 2 O 3 + Na 2 CO 3 \u003d 2NaFeO 2 + CO

यदि आप नाइट्रेट और पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड के साथ स्टील फाइलिंग या आयरन ऑक्साइड (III) को गर्म करते हैं, तो एक मिश्र धातु का निर्माण होता है जिसमें पोटेशियम फेरेट K 2 FeO 4 होता है - लौह अम्ल H 2 FeO 4 का एक नमक जो मुक्त अवस्था में पृथक नहीं होता है:

फे 2 ओ 3 + 4KOH + 3KNO 3 = 2K 2 FeO 4 + 3KNO 2 + 2H 2 ओ

बायोजेनिक यौगिकों में, लोहे को कार्बनिक लिगेंड (मायोग्लोबिन, हीमोग्लोबिन) के साथ जटिल किया जाता है। इन परिसरों में लोहे के ऑक्सीकरण की डिग्री पर बहस होती है। कुछ लेखकों का मानना ​​​​है कि ऑक्सीकरण अवस्था +2 है, दूसरों का सुझाव है कि यह ऑक्सीजन के साथ बातचीत की डिग्री के आधार पर +2 से +3 तक भिन्न होता है।

आवेदन

कुछ अम्लों और क्षारों के पृथक्करण स्थिरांक /25 0 С/ पर

मिश्रण	के 1	के 2	के 3
एचएफ	6,8 . 10 -4
एचसीएलओ	5,0 . 10 -8
एचबीआरओ	2,5 . 10 -9
एच 2 एस	9,5 . 10 -8	1.0 . 10 -14
H2SO3	1,7 . 10 -2	6,2 . 10 -8
एचएनओ 2	5,1 . 10 -4
H3PO4	7,6 . 10 -3	6,2 . 10 -8	4,2 . 10 -13
H2CO3	4,5 . 10 -7	4,8 . 10 -11
CH3COOH	1,8 . 10 -5
एचसीएन	6,2 . 10 -10
एनएच4ओएच	1,8 . 10 -5

ये तत्व: हीलियम ( नहीं), नियॉन ( नहीं), आर्गन ( एआर), क्रिप्टन ( क्र), क्सीनन

(हेह) और रेडॉन ( आर एन) अक्रिय गैसें कहलाती हैं क्योंकि इनकी रासायनिक क्रिया बहुत कम होती है। हीलियम के बाहरी ऊर्जा स्तर में दो इलेक्ट्रॉन होते हैं, जबकि अन्य तत्वों में प्रत्येक में आठ इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो ऊर्जावान रूप से अनुकूल इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन से मेल खाता है।

नियॉन और आर्गन गरमागरम लैंप भरते हैं। स्टेनलेस स्टील्स, टाइटेनियम, एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की आर्गन वेल्डिंग एक असाधारण स्वच्छ और मजबूत वेल्ड का उत्पादन करती है।

क्रिप्टन, क्सीनन और रेडॉन अन्य तत्वों के साथ संयोजन करने में सक्षम हैं, और सबसे ऊपर फ्लोरीन के साथ। इन यौगिकों (XeF 2, XeF 6, XeO 3 और अन्य) में मजबूत ऑक्सीकरण गुण होते हैं। रेडॉन 3.8 दिनों के आधे जीवन के साथ एक रेडियोधर्मी तत्व है। हालांकि, प्रकृति में, यह लगातार बनता है। दाढ़ द्रव्यमान के संदर्भ में, यह हवा की तुलना में 7.65 गुना भारी है, इसलिए यह बेसमेंट, बिना हवा वाले कमरों में जमा हो जाता है। दिन के दौरान, एक गैर-हवादार कमरे में रेडॉन की एकाग्रता 6 गुना बढ़ जाती है, और बाथरूम में शॉवर का उपयोग करते समय 40 गुना बढ़ जाती है। रेडॉन के रेडियोधर्मी क्षय से एक व्यक्ति को प्राप्त होने वाला अधिकांश जोखिम।

18 जटिल यौगिक

जटिल यौगिक – ये ऐसे यौगिक हैं जिनमें एक जटिल (जटिल) आयन होता है जो समाधान में स्वतंत्र अस्तित्व में सक्षम होता है. बड़ी संख्या में संभावित जटिल एजेंट और लिगेंड, साथ ही आइसोमेरिज्म जैसी घटना, इन यौगिकों की विविधता को जन्म देती है।

18.1 जटिल यौगिकों की संरचना

इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए, हम एक सामान्य नमक, एक डबल नमक और एक जटिल यौगिक के पृथक्करण का तुलनात्मक विश्लेषण करेंगे:

1) मध्यम लवणों का पृथक्करण - पोटेशियम और एल्यूमीनियम सल्फेट्स

के 2 एसओ 4 → 2 के + + एसओ 4 2-,

Al 2 (SO 4) 3) → 2Al 3+ + 3SO 4 2– ;

2) दोहरे नमक का पृथक्करण - पोटेशियम फिटकरी

KAl(SO 4) 2 → K + + Al 3+ + 2SO 4 2–;

3) एक जटिल यौगिक का पृथक्करण - पोटेशियम हेक्सासायनोफेरेट (III)

के 3 → 3के + + 3–।

इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण के उपरोक्त समीकरणों से, यह देखा जा सकता है कि डबल नमक के पृथक्करण उत्पाद पोटेशियम और एल्यूमीनियम सल्फेट्स के पृथक्करण उत्पादों के साथ पूरी तरह से मेल खाते हैं। एक जटिल नमक के मामले में, पृथक्करण उत्पादों में एक जटिल कण (जटिल आयन) होता है जो चौकोर कोष्ठक और साधारण आयनों में संलग्न होता है जो इसके आवेश को बेअसर कर देता है।

जटिल आयन, बदले में, एक कमजोर इलेक्ट्रोलाइट के रूप में अलग हो जाता है, अर्थात, विपरीत और चरणबद्ध:

3– ↔ Fe 3+ + 6CN – .

जटिल आयनों के लिए, एक समीकरण में सभी चरणों में पृथक्करण उत्पादों को रिकॉर्ड करने की अनुमति है।

एक जटिल आयन के पृथक्करण उत्पाद:

1) Fe 3+ - जटिल एजेंट,

2) 6CN - - लिगैंड्स।

इस प्रकार, जटिल यौगिक की संरचना में शामिल हैं:

1) जटिल एजेंट केंद्रीय परमाणु है,

2) लिगेंड - जटिल एजेंट के चारों ओर समन्वित कण,

3) कण जो जटिल आयन के आवेश को बेअसर करते हैं।यदि एक जटिल आयन का आवेश शून्य है, तो तदनुसार इसमें केवल जटिल एजेंट और लिगेंड होते हैं।

विशिष्ट जटिल एजेंट द्वितीयक उपसमूहों के धातु धनायन हैं: Ag +, Cu 2+, Fe 3+ और अन्य।

विशिष्ट लिगेंड: एनएच 3, एच 2 ओ, सीएन - , एनओ 2 -, हलाइड आयन और अन्य।

सहसंयोजक बांड और (या) इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन के माध्यम से जटिल एजेंट लिगैंड्स के साथ एक मजबूत बंधन बनाता है।

समन्वय संख्या जटिल एजेंट के चारों ओर समन्वित मोनोडेंटेट लिगेंड की संख्या है।समन्वय संख्या आमतौर पर कॉम्प्लेक्सिंग एजेंट के दोगुने चार्ज के बराबर होती है।

केंद्रीय परमाणु के साथ प्रत्येक लिगैंड द्वारा गठित बांडों की संख्या को लिगैंड की दंर्तता कहा जाता है। उदाहरण के लिए:

1) मोनोडेंटेट लिगेंड: F - , Br - , I - , CN - , OH - , NH 3 , H 2 O, आदि;

2) बिडेंटेट लिगेंड: एच 2 एन-सीएच 2-सीएच 2-एनएच 2 - एथिलीनडायमाइन, ऑक्सालेट आयन, कार्बोनेट आयन, आदि;

3) पॉलीडेंटेट लिगेंड - एक उदाहरण एथिलीनडामिनेटेट्राऐसीटेट आयन (ईडीटीए) है। पॉलीडेंटेट लिगेंड वाले कॉम्प्लेक्स को केलेट कॉम्प्लेक्स कहा जाता है। वे प्रकृति में व्यापक रूप से वितरित हैं और जैविक प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, उदाहरण के लिए, रक्त हीमोग्लोबिन (Fe 2+ कॉम्प्लेक्सिंग एजेंट), क्लोरोफिल (Mg 2+ कॉम्प्लेक्सिंग एजेंट)।

जटिल यौगिक का नामएक ऋणायन और एक कटियन के नाम से मिलकर बनता है। यौगिक का नाम दाएँ से बाएँ पढ़ा जाता है, जबकि आयन को नाममात्र के मामले में और जनन में कटियन कहा जाता है।

लिगेंड्स की संख्या ग्रीक अंकों द्वारा इंगित की जाती है: 1 - मोनो, 2 - डी, 3 - तीन, 4 - टेट्रा, 5 - पेंटा, 6 - हेक्सा, 7 - हेप्टा, 8 - ऑक्टा। सबसे आम लिगेंड के नाम: F - - फ्लोरो, Cl - - क्लोरो, Br - - ब्रोमो, I - - आयोडो, OH - - हाइड्रॉक्सो, SO 3 2 - - सल्फिटो, NO 2 - - नाइट्रो, CN - - साइनो ,

सीएनएस - - रोडन, एनएच 3 - अमाइन, एन - एथिलीनडायमाइन, एच 2 ओ - एक्वा।

कॉम्प्लेक्सिंग एजेंट का नाम उस आयन के आवेश पर निर्भर करता है जिसमें वह प्रवेश करता है। एक बाहरी क्षेत्र के बिना एक जटिल कटियन या एक जटिल कण के मामले में, जटिल एजेंट के रूसी नाम का उपयोग किया जाता है, और एक जटिल आयन के मामले में, जटिल तत्व के लैटिन नाम की जड़ और अंत "पर" "लिगेंड्स के नाम के बाद जोड़े जाते हैं।

यदि परिसर के आंतरिक क्षेत्र की संरचना में अणुओं और आयनों को लिगेंड के रूप में शामिल किया गया है, तो सबसे पहले वे आयनों ("ओ" में समाप्त) और फिर अणुओं का नाम देते हैं। यदि कॉम्प्लेक्सिंग एजेंट के लिए कई ऑक्सीकरण राज्य संभव हैं, तो यह एक रोमन अंक द्वारा कोष्ठकों में इंगित किया गया है।

जटिल यौगिकों के नाम के उदाहरण:

1) ऋणात्मक प्रकार:

ना - सोडियम टेट्राहाइड्रोक्सालुमिनेट,

के 4 - पोटेशियम हेक्सासीनोफेरेट (द्वितीय);

2) धनायनित प्रकार:

SO 4 - टेट्रामाइन कॉपर (II) सल्फेट,

सीएल 2 - डाइक्लोरोटेट्रामाइनप्लैटिनम (चतुर्थ) क्लोराइड;

3) विद्युत रूप से तटस्थ परिसर:

- ट्राइफ्लोरोथ्रियाक्वाक्रोम,

आयरन पेंटाकार्बोनिल।

जटिल यौगिकों का पृथक्करण एक मजबूत इलेक्ट्रोलाइट की तरह जटिल आयन और बाहरी क्षेत्र के आयनों में आगे बढ़ता है। बदले में, एक जटिल आयन या विद्युत रूप से तटस्थ परिसर एक जटिल एजेंट और लिगैंड्स में एक कमजोर इलेक्ट्रोलाइट की तरह अलग हो जाता है।

मात्रात्मक रूप से, संतुलन की स्थिति को Kp के संगत मान द्वारा दर्शाया जाता है। एक जटिल आयन के पृथक्करण के संबंध में, संतुलन स्थिरांक (Kp) को अस्थिरता स्थिरांक (Kn) कहा जाता है। Kn जितना छोटा होगा, कॉम्प्लेक्स उतना ही अधिक स्थिर होगा। उदाहरण के लिए:

1) आयनिक परिसर का पृथक्करण

के 3 → 3के + + 3-,

3- ↔ Fe 3+ + 6CN -,

2) धनायनित संकुल का पृथक्करण

SO4 → 2+ + SO4 2– ,

2+ ↔ Cu 2+ + 4NH 3,

फेरिक आयरन का साइनाइड कॉम्प्लेक्स अधिक स्थिर होता है।

18.2 जटिल यौगिकों वाली अभिक्रियाएँ

जटिल धनायन (1), जटिल ऋणायन (2) और तटस्थ परिसर (3) के साथ जटिल गठन प्रतिक्रियाओं के उदाहरण:

1) Ni(NO3) 2 + 6NH3 → (NO3) 2,

नी 2+ + 6एनएच 3 → 2+;

2) Cr(OH) 3 + 3KOH सान्द्र। ↔K3,

Cr(OH) 3 + 3OH - ↔ 3– ;

3) Fe + 5CO = .

निष्कर्ष: जटिल यौगिक बनते हैं यदि जटिल आयन और लिगेंड समाधान में मौजूद होते हैं।

एक जटिल यौगिक से संक्रमण के उदाहरण के रूप में

दूसरे तरीके से, हम तांबे के अमोनिया कॉम्प्लेक्स के साइनाइड कॉम्प्लेक्स में रूपांतरण की प्रतिक्रिया का विश्लेषण करेंगे:

SO 4 + 4KSN ↔ K 2 + K 2 SO 4 + 4NH 3,

2+ + SO 4 2– + 4К + + 4СN – ↔ 2– + 4К + + 4NH 3 + SO 4 2–,

क्यू (एनएच 3) 4] 2+ + 4सीएन - ↔ 2- + 4एनएच 3।

Kn(2+) = 5.0 10 - 4, और Kn(2–) = 5.0 10 - 28,

यानी एक मजबूत जटिल आयन बनता है।

आइए सिल्वर अमोनिया कॉम्प्लेक्स के उदाहरण का उपयोग करके जटिल यौगिक के विनाश का विश्लेषण करें:

NO 3 + KI ↔ AgI¯ + 2NH 3 + KNO 3,

NO 3 - + K + + I - ↔ AgI¯ + 2NH 3 + NO 3 - + K +,

I - ↔ AgI¯ + 2NH 3.

इस प्रतिक्रिया का संतुलन दाईं ओर स्थानांतरित हो गया है, क्योंकि

केएन (+) \u003d 6.8 10 - 8, और पीआर (एजीआई) \u003d 1.5 10 - 16,

अर्थात्, पानी में खराब घुलनशील यौगिक बनता है - सिल्वर आयोडाइड।

उपरोक्त प्रतिक्रियाएँ आयन-विनिमय प्रतिक्रियाओं में जटिल यौगिकों की भागीदारी की विशेषता हैं।

रेडॉक्स प्रतिक्रिया के एक उदाहरण के रूप में, आइए फेरस आयरन के साइनाइड कॉम्प्लेक्स के फेरिक आयरन के साइनाइड कॉम्प्लेक्स में रूपांतरण की प्रतिक्रिया का विश्लेषण करें:

के 4 + ओ 2 + एच 2 ओ → के 3 + केओएच,

Fe +2 - 1e = Fe +3 | ×4,

ओ 2 + 4e \u003d 2O -2 | × 1।

4K 4 + O 2 + 2H 2 O → 4K 3 + 4KOH।

आठवें (लोहा, रूथेनियम, ऑस्मियम, गैसियम), नौवें (कोबाल्ट, रोडियम, इरिडियम, मीटनेरियम) और दसवें (निकल, पैलेडियम, प्लैटिनम, डार्मस्टेडियम) समूहों के तत्वों को ऐतिहासिक रूप से एक आठवें में उनके एकीकरण के संबंध में एक साथ माना जाता है। आवर्त सारणी के लघु-अवधि संस्करण का समूह। इसमें शामिल पाँचवीं और छठी अवधि के तत्व (रूथेनियम, ऑस्मियम, रोडियम, इरिडियम, पैलेडियम, प्लैटिनम) महान हैं, अक्सर मिश्र धातुओं के रूप में एक साथ पाए जाते हैं जिसमें प्लैटिनम प्रमुख होता है, इसलिए वे आमतौर पर प्लैटिनम के एक परिवार में संयुक्त होते हैं। धातु (प्लैटिनोइड्स)। इसी तरह, लोहा, कोबाल्ट और निकल को कभी-कभी एक अलग त्रय (लौह त्रय) के रूप में माना जाता है। प्लेटिनम धातुओं की कुछ बिना शर्त समानता के साथ, विभिन्न समूहों में शामिल तत्वों का रसायन विज्ञान, उदाहरण के लिए, ऑस्मियम, रोडियम और पैलेडियम, महत्वपूर्ण रूप से भिन्न होता है, लेकिन साथ ही, समूह के भीतर तत्वों के समान यौगिकों के बीच ध्यान देने योग्य समानता होती है। उदाहरण, कोबाल्ट (III) अमोनियाट्स, रोडियम (III) और इरिडियम (III)। इसलिए, समूहों द्वारा पाठ्यपुस्तक में ऑक्सीजन युक्त और जटिल यौगिकों के रासायनिक गुणों का वर्णन किया गया है। सातवीं अवधि के गैसियम, मीटनेरियम और डार्मस्टेडियम के तत्व कम आधे जीवन के साथ रेडियोधर्मी होते हैं और केवल कई दसियों परमाणुओं की मात्रा में प्राप्त होते हैं।

लोहा पुरातनता की सात धातुओं में से एक है, जो मानव जाति को समाज के इतिहास के प्रारंभिक काल से ज्ञात है। हालाँकि मिस्रवासी और फोनीशियन पहले से ही कोबाल्ट यौगिकों की चश्मे को एक चमकदार नीला रंग देने की क्षमता जानते थे, तत्व स्वयं एक साधारण पदार्थ के रूप में केवल 1735 में जर्मन रसायनज्ञ जी। ब्रांट द्वारा प्राप्त किया गया था, और कुछ साल बाद स्वीडिश धातु विज्ञानी ए.एफ. क्रोनस्टेड ने तांबे के अयस्क से निकल को अलग किया। प्लेटिनम को पारंपरिक रूप से इक्वाडोर के भारतीयों की धातु माना जाता है, क्योंकि इसका उपयोग उनके द्वारा विजय प्राप्त करने वालों के आगमन से पहले गहने और अनुष्ठान मास्क बनाने के लिए किया जाता था। अगलनीय धातु, बाहरी रूप से चांदी के समान, स्पेनियों से प्लेटिना नाम प्राप्त हुआ, जो "चांदी" शब्द का एक छोटा रूप है। लंबे समय तक, धातु को इसकी उच्च कठोरता और अपवर्तकता के कारण कोई उपयोग नहीं मिला। पहली बार, अंग्रेजी रसायनज्ञ डब्ल्यू। वोलास्टन ने 1805 में निंदनीय प्लैटिनम प्राप्त करने में कामयाबी हासिल की, जिसने गर्म फोर्जिंग की प्रक्रिया में सुधार किया। उन्हें पैलेडियम (1802 में खोजे गए क्षुद्रग्रह पलास के नाम पर) और रोडियम की खोज का श्रेय दिया जाता है, जिसका नाम नमक के गुलाबी-लाल रंग के नाम पर रखा गया है। इरिडियम (लैटिन परितारिका से - इंद्रधनुष, यौगिकों के अनुसार जिसमें विभिन्न रंगों का एक उज्ज्वल रंग होता है) और ऑस्मियम (ग्रीक οσμη - गंध से, वाष्पशील टेट्रोक्साइड की तेज अप्रिय गंध के अनुसार) प्रसंस्करण के बाद शेष पाउडर से जल्द ही अलग हो गए थे एक्वा रेजिया के साथ कच्चा प्लेटिनम। 1844 में, कज़ान विश्वविद्यालय में रसायन विज्ञान के प्रोफेसर क्लॉस ने रूथेनियम को अलग कर दिया, जिसे उन्होंने रूस के नाम पर यूराल अयस्क से विश्लेषण के लिए भेजा।

अतिभारी प्लेटिनम धातुएं रेडियोधर्मी गैसियम, मीटनेरियम और डार्मस्टेडियम हैं। ये तत्व 1980-1990 के दशक में प्राप्त किए गए थे। प्रतिक्रियाओं पर डार्मस्टेड (जर्मनी) में सुपर-शक्तिशाली परमाणु त्वरक पर

208 Pb + 58 Fe 265 Hs + 1 n τ 1/2 (265 Hs) = 2×10 –3 s

209 बीआई + 58 Fe 266 माउंट + 1 एन τ 1/2 (266 माउंट) = 3.4 × 10 -3 एस

208 Pb + 62 Ni 269 Ds + 1 n τ 1/2 (269 Ds) = 2.7 × 10 -4 s

गैसियम का नाम हेसे की भूमि के नाम पर रखा गया था, जहां डार्मस्टाट शहर स्थित है, मीटनेरियम - ऑस्ट्रेलियाई वैज्ञानिक लिसे मीटनर के सम्मान में, जिन्होंने यूरेनियम नाभिक के विखंडन की प्रतिक्रियाओं का अध्ययन किया, और डार्मस्टाट के सम्मान में डार्मशेडियम। अंतिम तत्व के नाम को 2003 में IUPAC आयोग द्वारा अनुमोदित किया गया था।

आठवें समूह के तत्वों की जमीनी अवस्था में एक सामान्य इलेक्ट्रॉनिक विन्यास होता है (एन - 1) डी 6 एनएस 2रूथेनियम में "इलेक्ट्रॉन स्लिप" के कारण टूट जाता है। इसी तरह की घटनाएं रोडियाम परमाणु में होती हैं, जो एक सामान्य इलेक्ट्रॉन विन्यास के साथ नौवें समूह का हिस्सा है (एन - 1) डी 7 एनएस 2।दसवें समूह के तत्वों में, विन्यास (एन - 1) डी 8 एनएस 2केवल निकेल परमाणु में देखा जाता है: प्लेटिनम में जमीनी अवस्था में, एक इलेक्ट्रॉन "ब्रेकथ्रू" होता है, और पैलेडियम में - दो, जो डी-शेल (तालिका 6.1) के पूर्ण समापन की ओर जाता है।

तालिका 6.1।

आठवें-दसवें समूहों के तत्वों के कुछ गुण।

समूह	आठवाँ	नौवां	दसवां
कोर प्रभारी	26 फे	44 रु	76 ओ.एस	27क	45 आरएच	77 आईआर	28 नि	46 पीडी	78 पं
प्राकृतिक समस्थानिकों की संख्या
इलेक्ट्रोनिक विन्यास	3डी 6 4एस 2	[क्र] 4डी 7 5s 1	[ज़ी]4च 14 5डी 6 6एस 2	3डी 7 4एस 2	[क्र]4डी 8 5s 1	[ज़ी]4च 14 5डी 7 6एस 2	3डी 8 4एस 2	[क्र]4डी 10	[ज़ी]4च 14 5डी 9 6एस 1
धातु त्रिज्या, एनएम	0.126	0.134	0.135	0.125	0.134	0.136	0.124	0.137	0.139
आयनीकरण ऊर्जा, kJ/mol,	मैं 1 मैं 2 मैं 3 मैं 4 मैं 5		(4500) (6100)	(1600) (2400) (3900) (5200)		(4400) (6500)	(1680) (2600) (3800) (5500)		(4700) (6300)	(2800) (3900) (5300)
आयनिक त्रिज्या, एनएम (सीएन = 6)	ई 2+ ई 3+ ई 4+ ई 5+ ई 6+ ई 7+	0.061* 0.065* 0.059	- 0.068 0.062 0.057	- - 0.063 0.058 0.055 0.053	0.065* 0.054* 0.053	- 0.067 0.060 0.055	- 0.068 0.063 0.057	0.069 0.056* 0.048	0.086 0.076 0.062	0.080 ‘ 0.063 0.057
पॉलिंग के अनुसार वैद्युतीयऋणात्मकता	1.83	2.2	2.2	1.88	2.28	2.20	1.91	2.20	2.28
एलरेड-रोचो के अनुसार वैद्युतीयऋणात्मकता	1.64	1.42	1.52	1.70	1.45	1.55	1.75	1.35	1.44
ऑक्सीकरण अवस्थाएँ	(–2), (–1), 0, +2, +3, (+4), (+5), +6	(–2), 0, (+2), (+3), +4, (+5), +6, +7, +8	(–2), 0, (+2), +3, +4, (+5), +6, +7, +8	(–1), 0, (+1) (+2), (+3), +4, (+5), (+6), (+7), +8	(–1), 0, +1, +2, +3, (+4), (+5), (+6)	(–1), 0, +1, (+2), +3, +4, (+5), (+6)	(–1), 0, (+1), +2, (+3), (+4)	0, (+1), +2, (+3), (+4)	0, (+1), +2, (+3), +4, (+5), (+6)

* कम स्पिन अवस्था में

समूह 8-10 के तत्वों के गुणों में परिवर्तन के पैटर्न जब एक अवधि के साथ और एक समूह में चलते हैं, तो अध्याय 1 में चर्चा किए गए सामान्य कानूनों का पालन करते हैं। आठवें और नौवें समूहों में पहली आयनीकरण ऊर्जा 3 डी धातु से 4 डी में जाने पर घट जाती है। (तालिका 6.1।), जो परमाणु त्रिज्या में वृद्धि और नाभिक से वैलेंस इलेक्ट्रॉनों को हटाने के कारण है। छठी अवधि के डी-धातुओं में जाने पर ई 1 में और वृद्धि को 4f सबलेवल के भरने से जुड़े स्क्रीनिंग प्रभावों द्वारा समझाया गया है। इलेक्ट्रॉनों की दोहरी "सफलता" के कारण निकल परमाणु के डी-ऑर्बिटल्स के महत्वपूर्ण स्थिरीकरण के कारण सामान्य पैटर्न दसवें समूह के तत्वों पर लागू नहीं होता है।

3डी-श्रृंखला के अन्य तत्वों की तरह लोहे के त्रय के धातु, एक छोटे परमाणु त्रिज्या और अपेक्षाकृत छोटे डी-ऑर्बिटल्स के साथ ओवरलैप की नगण्य डिग्री के साथ, प्लैटिनम धातुओं की तुलना में बहुत अधिक रासायनिक गतिविधि होती है। उनके विपरीत, लोहा, कोबाल्ट और निकल एसिड के घोल से हाइड्रोजन को विस्थापित करते हैं और हवा में ऑक्सीकरण करते हैं। उन्हें क्लस्टर यौगिकों की विशेषता नहीं है, जो अगर बनते हैं, तो अक्सर हवा में और जलीय घोल में अस्थिर हो जाते हैं। सामान्य तौर पर, प्लेटिनम धातुओं को रासायनिक रूप से सबसे कम सक्रिय धातु माना जा सकता है, अपेक्षाकृत कम (संक्रमण पंक्तियों की शुरुआत में डी-तत्वों की तुलना में) परमाणु त्रिज्या और डी-ऑर्बिटल्स के अतिव्यापीकरण की उच्च डिग्री के कारण। इनमें से, केवल ऑस्मियम सीधे ऑक्सीजन के साथ संपर्क करने में सक्षम है, और केवल पैलेडियम केंद्रित नाइट्रिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करता है। सामान्य तौर पर, प्लैटिनम धातुओं को जटिल यौगिकों की विशेषता होती है, जिसमें π-स्वीकर्ता लिगैंड्स (कार्बन मोनोऑक्साइड, अल्केन्स, अल्कडाइन्स), हाइड्राइड्स के साथ कॉम्प्लेक्स शामिल होते हैं, जो अक्सर जलीय घोल और क्लस्टर में भी स्थिर होते हैं। अन्य भारी संक्रमण धातुओं की तरह, प्लेटिनोइड्स +8 (OsO4) तक उच्च ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करते हैं। उच्च ऑक्सीकरण अवस्थाओं की स्थिरता समूहों में नीचे की ओर बढ़ती है (फुटनोट: +4 से +8 तक ऑक्सीकरण अवस्थाओं में प्लेटिनम धातुओं के रसायन की समीक्षा के लिए, डीजे गुलिवर, डब्ल्यू. लेवासन, कोऑर्ड. केम. रेव., 1982, 46 देखें। , 1).

अवधि के साथ चलते समय, जैसे-जैसे वैलेंस इलेक्ट्रॉनों की संख्या बढ़ती है और उनकी जोड़ी बनती है, डी-सबलेवल स्थिर हो जाता है, और उच्च ऑक्सीकरण राज्यों की स्थिरता कम हो जाती है। तो, FeO 4 2– को फेरेट करने के लिए एक जलीय घोल में लोहे को ऑक्सीकृत किया जा सकता है, जिसमें ऑक्सीकरण अवस्था +6 में एक धातु परमाणु होता है, इन परिस्थितियों में कोबाल्ट और निकल ऑक्सीकरण अवस्था +3 प्राप्त करते हैं। उच्चतम ऑक्सीकरण राज्य आठवें समूह के तत्वों में सबसे अधिक स्थिर हैं - लोहा (+6), रूथेनियम (+8) और ऑस्मियम (+8) (फुटनोट: ऑक्सीकरण अवस्था +8 में लोहे के यौगिकों की तैयारी के बारे में जानकारी है : केसेलेव यू देखें। कोप्पलेव एन.एस., स्पिट्सिन वी.आई., मार्टीनेंको एल.आई. डोकलाडी एएन एसएसएसआर, 1987, वी. 292, नंबर 3, पी. 628)। ये धातुएं π-स्वीकर्ता लिगेंड वाले यौगिकों के साथ सबसे कम ऑक्सीकरण अवस्थाएं दिखाती हैं, उदाहरण के लिए, कार्बोनिल्स में: K 2 , K. जैसे-जैसे आप अवधि के साथ आगे बढ़ते हैं, सबसे स्थिर ऑक्सीकरण अवस्था का मान मोनोटोनिक रूप से घटता है: लोहे के लिए, सबसे विशिष्ट ऑक्सीकरण राज्य +3 है, जलीय घोल में कोबाल्ट मुख्य रूप से +2 ऑक्सीकरण अवस्था में मौजूद है, और +3 परिसरों में, निकल विशेष रूप से +2 ऑक्सीकरण अवस्था में है। यह श्रृंखला Fe - Co - Ni (तालिका 6.1) में तीसरी आयनीकरण ऊर्जा में वृद्धि के अनुरूप है। Ni 2+ आयन किसी भी pH पर वायु ऑक्सीजन ऑक्सीकरण के प्रतिरोधी हैं, कोबाल्ट (II) लवण अम्लीय और तटस्थ मीडिया में स्थिर होते हैं, और OH आयनों की उपस्थिति में ऑक्सीकृत होते हैं, लोहे (II) को लोहे (III) में परिवर्तित किया जाता है किसी भी pH पर ऑक्सीजन की क्रिया (E0 (O2 /H2O) = 1.229 B, pH = 0, और 0.401 B, pH = 14)। 3डी-श्रृंखला (तालिका 6.2) के साथ चलने पर त्रय की धातुओं की घटती गतिविधि भी कम हो जाती है।

तालिका 6.2। आयरन ट्रायड तत्वों के लिए मानक इलेक्ट्रोड क्षमता M(III)/M(II) और M(III)/M(0)

ऑक्सीकरण में परिवर्तन बताता है कि जलीय घोल में स्थिर हैं आरेख के रूप में प्रदर्शित किया जा सकता है:

ऑक्सीकरण की विभिन्न डिग्री वाले 8-10 समूहों के तत्वों के यौगिकों के उदाहरण तालिका में दिए गए हैं। 6.3। इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन वाले आयनों के लिए d 3 (Ru +5), d 5 (Fe +3,) और d 6 (Fe +2, Co +3, Rh +3, Ir +3), कॉन्फ़िगरेशन d के लिए ऑक्टाहेड्रल कॉम्प्लेक्स की विशेषता है 4 (आरयू +4, ओएस +4) और डी 7 (सीओ +2) टेट्रागोनली विकृत ऑक्टाहेड्रल हैं, जो जॉन-टेलर प्रभाव के कारण उत्पन्न होते हैं, डी 8 के लिए - ऑक्टाहेड्रल (नी +2 कमजोर और मध्यम क्षेत्र के लिगेंड के साथ) - या स्क्वायर प्लानर (Pd +2, Pt +2, और Ni +2 भी मजबूत फील्ड लिगैंड्स के साथ)। टेट्राहेड्रल ज्यामिति वाले अणु और आयन तब उत्पन्न होते हैं जब धातु आयन बल्क लिगेंड (PR3, Cl–, Br–, I–) के साथ परस्पर क्रिया करते हैं या जब d उपस्तर पूरी तरह से भर जाता है (d10, Pd0, Rh–1, Ru–2)।

अवधि के साथ चलने पर परमाणु और आयनिक त्रिज्या में एक क्रमिक कमी लोहे के लिए 10 से अधिकतम समन्वय संख्या में धीरे-धीरे कमी (फेरोसीन में) कोबाल्ट के लिए 8 (2- में) और निकल के लिए 7 (मैक्रोसाइक्लिक के साथ परिसरों में) की ओर जाता है। लिगेंड्स)। लोहे के भारी एनालॉग्स - रूथेनियम और ऑस्मियम भी शायद ही कभी समन्वय संख्या को छह से अधिक बढ़ाते हैं। प्लेटिनम (II) और पैलेडियम (II) के लिए, जिसमें d 8 इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन है, 4 की समन्वय संख्या वाले स्क्वायर प्लानर कॉम्प्लेक्स सबसे अधिक विशेषता हैं।

आयनिक रेडी में कमी का एक और परिणाम हाइड्रॉक्साइड्स एम (ओएच) 2 के घुलनशीलता उत्पाद के मूल्यों में एक निश्चित कमी है, और इसके परिणामस्वरूप, 3 डी श्रृंखला के साथ चलते समय उनकी मूलभूतता स्थिर होती है:

एमएन (ओएच) 2 फे (ओएच) 2 सह (ओएच) 2 नी (ओएच) 2

पीआर, 20 डिग्री सेल्सियस 1.9×10 –13 7.1×10 –16 2.0×10 –16 6.3×10 –18

एक ही नाम के आयनों के साथ लवण के हाइड्रोलिसिस की डिग्री भी उसी दिशा में बढ़ जाती है। यह इस तथ्य की ओर ले जाता है कि जब मैंगनीज (II) और आयरन (II) लवणों को एक औसत सोडियम कार्बोनेट घोल के साथ उपचारित किया जाता है, तो औसत कार्बोनेट अवक्षेपित होते हैं, और कोबाल्ट और निकल आयन इन परिस्थितियों में मूल लवण देते हैं। 3डी-मेटल केशन की पियर्सन कोमलता में वृद्धि के रूप में वे अवधि के साथ चलते हैं क्योंकि डी-सबलेवल भर जाता है और आयनिक त्रिज्या में कमी एम-ओ की तुलना में एम-एस बांड की मजबूती का कारण बनती है। यह स्पष्ट रूप से सल्फाइड के घुलनशीलता उत्पादों में मोनोटोनिक परिवर्तन को दर्शाता है:

MnS FeS CoS NiS CuS

PR, 20 °C 2.5×10 –13 5.0×10 –1 8 2.0×10 – 25 2.0×10 – 26 6.3×10 – 36

इस प्रकार, मैंगनीज और लोहा मुख्य रूप से ऑक्सीजन यौगिकों के रूप में प्रकृति में पाए जाते हैं, इसके बाद पॉलीसल्फाइड अयस्कों में लोहा, कोबाल्ट, निकल और तांबा होता है।

तालिका 6.3। ऑक्सीकरण अवस्था, इलेक्ट्रॉनिक विन्यास, समन्वय संख्या (C.N.) और अणुओं और आयनों की ज्यामिति

इलेक्ट्रोनिक विन्यास	के.सी.	ज्यामिति	आठवां समूह	नौवां समूह	दसवां समूह
ऑक्सीकरण अवस्था	उदाहरण	ऑक्सीकरण अवस्था	उदाहरण	ऑक्सीकरण अवस्था	उदाहरण
डी 10		चतुर्पाश्वीय	–2	2-, एम = फे, आरयू, ओएस	–1	- , एम = सह, आरएच		नी (सीओ) 4, एम (पीएफ 3) 4, एम = पीडी, पीटी
d9		त्रिकोणीय द्विपिरामिड	–1	2–		–	+1	–
–	सह 2 (सीओ) 8, एम 4 (सीओ) 12, एम = आरएच, आईआर	–
	अष्टफलक
d8		अष्टफलक		–	+1	–	+2	2+ , 3+
	त्रिकोणीय द्विपिरामिड		,	3–
–	–	2–
	चतुर्पाश्वीय
–	आरएचसीएल (पीपीएच 3) 2	2-। 2-, एम = पीडी, पं
	वर्ग
d7		अष्टफलक	+1	+	+2	2+, आरएच 2 (सीएच 3 सीओओ) 4 (एच 2 ओ) 2	+3	3-, एम = नी, पीडी
	चतुर्पाश्वीय		–	2–	–
d6		चतुर्पाश्वीय	+2	2–	+3	5–	+4	2-, 2-, एम = पीडी, पं
	अष्टफलक	2+ , 4–	3+	–
d5		चतुर्पाश्वीय	+3	–	+4	–	+5	–
	अष्टफलक	3+ , 3–	2– , 2– , M = Co, Rh	–
d4		चतुर्पाश्वीय	+4		+5	–	+6	पीटीएफ 6
	अष्टफलक	2-, एम = आरयू, ओएस	- , एम = आरएच, आईआर	–
d3		चतुर्पाश्वीय	+5	3- , - , एम = आरयू, ओएस	+6	एमएफ 6, एम = आरएच, आईआर
d2		चतुर्पाश्वीय	+6	2– , 2– ,		–
d1		चतुर्पाश्वीय	+7	- , एम = आरयू, ओएस		–
	अष्टफलक	ओएसओएफ 5	–
	पंचकोणीय द्विपिरामिड	ओएसएफ 7	–
d0		चतुर्पाश्वीय	+8	एमओ 4, एम = आरयू, ओएस		–

जोड़ना। लोहे की जैव रसायन।

यद्यपि एक वयस्क के शरीर में केवल 4 ग्राम लोहा होता है, यह ऊतकों और कोशिकाओं को ऑक्सीजन हस्तांतरण, कार्बन डाइऑक्साइड को हटाने और ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण की प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। शरीर में लोहे के तीन-चौथाई परमाणु हीमोग्लोबिन के रूप में होते हैं, जो हीम नामक लोहे के पोर्फिरीन परिसर और प्रोटीन ग्लोबिन से बना होता है। हीमोग्लोबिन शरीर के ऊतकों को ऑक्सीजन परिवहन प्रदान करता है, और इससे संबंधित प्रोटीन मायोग्लोबिन, जिसकी एक सरल संरचना होती है और, हीमोग्लोबिन के विपरीत, एक चतुर्धातुक संरचना नहीं होती है, ऑक्सीजन को संग्रहीत करने के लिए ऊतकों की क्षमता निर्धारित करता है। हीमोग्लोबिन लाल रक्त कोशिकाओं में पाया जाता है और मायोग्लोबिन मांसपेशियों के ऊतकों में पाया जाता है। +2 ऑक्सीकरण अवस्था में उनमें लोहे के परमाणु की उपस्थिति के कारण दोनों यौगिकों का रंग लाल होता है, और लोहे के ऑक्सीकरण से उनकी जैविक गतिविधि का नुकसान होता है! प्रोटीन संरचना में, हीम पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला द्वारा गठित दो हेलिकॉप्टरों के बीच की खाई में स्थित होता है। पोर्फिरिन कॉम्प्लेक्स पोर्फिरिन चक्र के चार नाइट्रोजन परमाणुओं द्वारा लोहे के परमाणु के वर्ग तलीय समन्वय को सुनिश्चित करता है। निकटतम पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला से संबंधित हिस्टिडाइन एमिनो एसिड के इमिडाज़ोल रिंग का नाइट्रोजन परमाणु लोहे की समन्वय संख्या को पाँच तक बढ़ाता है। इस प्रकार हीमोग्लोबिन के अऑक्सीजनित रूप में लौह परमाणु के समन्वय क्षेत्र में छठा स्थान रिक्त रहता है। यहीं पर ऑक्सीजन अणु आता है। जब ऑक्सीजन जोड़ा जाता है, तो लोहे का परमाणु डीऑक्सी फॉर्म की तुलना में पोर्फिरिन चक्र के विमान को 0.02 एनएम तक छोड़ देता है। इससे पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं की व्यवस्था में गठनात्मक परिवर्तन होते हैं। इस मामले में, लोहे के परमाणु के कम-स्पिन अवस्था में संक्रमण के कारण परिसर प्रतिचुम्बकीय हो जाता है:

धमनी रक्त में मुख्य रूप से ऑक्सीहीमोग्लोबिन होता है, और जैसे ही इसमें निहित ऑक्सीजन अणु मायोग्लोबिन में जाते हैं, रक्त का रंग गहरा हो जाता है - यह अपने पिछले डीऑक्सी रूप में हीम की वापसी का संकेत देता है। हीमोग्लोबिन न केवल फेफड़ों से परिधीय ऊतकों तक ऑक्सीजन ले जाता है, बल्कि ऊतकों से फेफड़ों तक कार्बन डाइऑक्साइड के परिवहन को भी तेज करता है। ऑक्सीजन की रिहाई के तुरंत बाद, यह रक्त में घुलित CO2 के लगभग 15% को बांधता है।

सीओ अणु ऑक्सीजन अणु की तुलना में हीम के साथ एक मजबूत जटिल बनाने में सक्षम है, जिससे फेफड़ों से ऊतकों तक इसके परिवहन को रोका जा सकता है। इसीलिए कार्बन मोनोऑक्साइड के साँस लेने से ऑक्सीजन की कमी से मृत्यु हो जाती है। साइनाइड आयन भी एक समान भूमिका निभाता है, हालांकि इसकी विषाक्तता मुख्य रूप से अन्य लौह युक्त हेमोप्रोटीन - साइटोक्रोमेस के साथ बातचीत के कारण होती है। साइटोक्रोम ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण में शामिल होते हैं - माइटोकॉन्ड्रिया में होने वाले पाइरूवेट का ऑक्सीकरण, जो कार्बोहाइड्रेट के प्राथमिक ऑक्सीकरण के दौरान बनता है। इस प्रक्रिया में जारी ऊर्जा एटीपी अणु के उच्च-ऊर्जा बांड के रूप में संग्रहित होती है। ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण की एक जटिल श्रृंखला में, साइटोक्रोमेस ए, बी, और सी इलेक्ट्रॉन वाहक होते हैं जो एक एंजाइम से दूसरे एंजाइम और अंत में ऑक्सीजन के लिए होते हैं। इस मामले में, लोहे का परमाणु लगातार अपनी ऑक्सीकरण अवस्था बदलता रहता है।

सबसे अधिक अध्ययन किया गया साइटोक्रोम पी 450 है, जो एक हीम है जो हेमोग्लोबिन में हीम से अलग होता है और इसमें आयरन +3 होता है, जो पानी के अणु द्वारा समन्वित होता है और अमीनो एसिड सिस्टीन (चित्र। 6.1) से संबंधित एक सल्फर परमाणु होता है। अणु के प्रोटीन भाग से घिरे साइटोक्रोम पी 450 के सक्रिय केंद्र का मॉडल)। इसकी भूमिका शरीर के लिए हाइड्रॉक्सिलेट लिपोफिलिक यौगिकों के लिए है, जो उप-उत्पादों के रूप में बनते हैं या बाहर से शरीर में प्रवेश करते हैं:

आर-एच + ओ 2 + 2e - + 2H + ¾® आरओएच + एच 2 ओ

पहले चरण में (चित्र। 6.2। साइटोक्रोम पी 450 का उत्प्रेरक चक्र)। साइटोक्रोम एक सब्सट्रेट अणु को जोड़ता है, जो तब (चरण 2) दूसरे एंजाइम द्वारा कमी के अधीन होता है। तीसरा चरण हीमोग्लोबिन के लिए ऊपर वर्णित ऑक्सीजन के समान है। परिणामी निम्न-स्पिन आयरन कॉम्प्लेक्स में, समन्वित O2 अणु एक पेरोक्साइड आयन (चरण 4) में कम हो जाता है, जो इंट्रामोल्युलर इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण के परिणामस्वरूप +5 ऑक्सीकरण अवस्था (चरण 5) में आयरन युक्त ऑक्सोफ़ेरील कॉम्प्लेक्स की ओर जाता है। ). जब इसे बहाल किया जाता है, तो ऑक्सीकृत सब्सट्रेट अलग हो जाता है, और साइटोक्रोम अपनी मूल स्थिति (चरण 6) में चला जाता है।

हीम उत्प्रेरित और पेरोक्सीडेस, एंजाइम का आधार भी बनाता है जो हाइड्रोजन पेरोक्साइड के साथ ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करता है। प्रति सेकंड एक कैटालेज अणु 44,000 H2O2 अणुओं का अपघटन करने में सक्षम है।

ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण में, साइटोक्रोम के साथ, फेरेडॉक्सिन शामिल होते हैं - आयरन-सल्फर प्रोटीन, जिसका सक्रिय केंद्र एक क्लस्टर होता है जिसमें एक लोहे का परमाणु, सल्फाइड पुल और सिस्टीन अमीनो एसिड अवशेष (चित्र। 6.3) होते हैं। बैक्टीरियल फेरेडॉक्सिन की संरचना ( ए), फेरेडॉक्सिन (बी) का सक्रिय केंद्र)। बैक्टीरिया में पाए जाने वाले फेरेडॉक्सिन, जिनमें आठ लोहा और सल्फर परमाणु होते हैं, वायुमंडलीय नाइट्रोजन स्थिरीकरण की प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। बैक्टीरियल फेरेडॉक्सिन के अणु में, Fe 4 S 4 के दो समान समूह पाए गए, जो एक घन के आकार के होते हैं और एक दूसरे से 1.2 एनएम की दूरी पर स्थित होते हैं। ये दो क्लस्टर एक दूसरे से जुड़े अमीनो एसिड की जंजीरों से बनी एक गुहा के अंदर स्थित हैं। नाइट्रोजनस की संरचना (पृष्ठ 169, खंड 2 देखें) में लगभग 220 हजार के आणविक भार वाले प्रोटीन भी शामिल हैं, जिसमें दो मोलिब्डेनम परमाणु और 32 लोहे के परमाणु होते हैं। (आर. मरे, डी. ग्रेननर, पी. मेयेस, डब्ल्यू. रोडवेल, ह्यूमन बायोकैमिस्ट्री, एम., मीर, 1993)।

पूरक का अंत

6.2। 8-10 समूहों के सरल पदार्थों का प्रकृति, उत्पादन और उपयोग में वितरण।

8-10 समूहों के तत्वों के बीच प्रकृति में व्यापकता के संदर्भ में, निर्विवाद नेता लोहा है, अधिक सटीक रूप से, इसका आइसोटोप 56 Fe, जिसके नाभिक में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की उच्चतम बाध्यकारी ऊर्जा होती है, और इसलिए, अत्यधिक स्थिर होते हैं।

वास्तव में, ब्रह्मांड में लोहे के परमाणुओं की संख्या आवधिक प्रणाली में किसी भी पड़ोसी तत्व के परमाणुओं की संख्या से काफी अधिक है और हाइड्रोजन और हीलियम के करीब है। उदाहरण के लिए, सूर्य पर, हाइड्रोजन की मात्रा 1 × 10 12 पारंपरिक इकाइयों, हीलियम - 6.31 × 10 10, और लोहे - 3.16 × 10 17 पर अनुमानित है। यह इस तथ्य के कारण है कि न्यूक्लाइड 56 Fe का नाभिक जादू की संख्या से संबंधित है, अर्थात, पूरी तरह से भरे हुए परमाणु गोले हैं। जैसे-जैसे नाभिक में न्यूक्लिऑन की संख्या बढ़ती है, प्रति न्यूक्लिऑन बंधन ऊर्जा पहले तेजी से बढ़ती है, ठीक लोहे के नाभिक पर अधिकतम तक पहुंचती है, और फिर धीरे-धीरे कम हो जाती है (चित्र 6.4. बंधन ऊर्जा प्रति न्यूक्लिऑन परमाणु संख्या के कार्य के रूप में) (आर.जे. थेलर, ओरिजिनल केमिकल एलिमेंट्स, एम., मीर, 1975)।

पृथ्वी की पपड़ी में सामग्री के अनुसार, लोहा चौथे स्थान पर (4.1%) है, ऑक्सीजन, सिलिकॉन और एल्यूमीनियम के बाद दूसरा, निकल (8 × 10 -3%) दूसरे दस में है, कोबाल्ट (2 × 10 -3) %) - तीसरे में, और प्लेटिनम धातु दुर्लभ हैं (Ru 10–7%, Pt 10–7%, Pd 6×10–8%, Rh 2×10–8%, Os 10–8%, Ir 3× 10-10%)। पृथ्वी की पपड़ी में, लोहे का प्रतिनिधित्व मुख्य रूप से हेमेटाइट Fe 2 O 3 (लाल लौह अयस्क), मैग्नेटाइट Fe 3 O 4 (चुंबकीय लौह अयस्क), लिमोनाइट Fe 2 O 3 × xH 2 O (भूरा लौह अयस्क), साइडराइट FeCO 3 द्वारा किया जाता है। (लौह बल्ला, बल्ला लौह अयस्क), इल्मेनाइट FeTiO3 और सल्फर युक्त खनिज पाइराइट FeS2 (लौह पाइराइट्स)। सामान्य तौर पर, 300 से अधिक लौह युक्त खनिज ज्ञात हैं। लोहे की एक महत्वपूर्ण मात्रा विभिन्न सिलिकेट्स और एलुमिनोसिलिकेट्स का हिस्सा है जो चट्टानें बनाती हैं। अपक्षय होने पर, लोहे के यौगिक, मुख्य रूप से आयरन (III) ऑक्साइड और ऑक्सीहाइड्रॉक्साइड, क्वार्ट्ज रेत, मिट्टी और मिट्टी में प्रवेश करते हैं, जिससे उन्हें पीला-भूरा, मिट्टी का रंग मिलता है। उल्कापिंड मूल का लोहा पृथ्वी पर मुक्त रूप में पाया जाता है, अक्सर निकल के साथ मिश्र धातु के रूप में। देशी लोहे को गुच्छे या बेसाल्ट में छोटे पत्तों के रूप में भी जाना जाता है। कभी-कभार ही यह अलग-अलग टुकड़े बनाता है। इस तरह की खोज इतनी दुर्लभ है कि पाषाण और कांस्य युग में इससे बने औजारों की कीमत सोने से कहीं अधिक थी। पृथ्वी के मेंटल में स्पिनल्स, सिलिकेट्स और ऑक्साइड के रूप में महत्वपूर्ण मात्रा में लोहा होता है। ऐसा माना जाता है कि निकल और गंधक के मिश्रण वाला लोहा पृथ्वी की कोर का मुख्य भाग है। चंद्रमा की सतह परत में लोहे की मात्रा 0.5% तक पहुंच जाती है।

लौह अयस्क से लोहा प्राप्त करने का विकास लौह युग की शुरुआत थी। कोयले के साथ लोहे के आक्साइड को कम करने के लिए 1400 डिग्री सेल्सियस से अधिक तापमान की आवश्यकता होती है, जो एक साधारण आग प्रदान नहीं कर सकती। इसीलिए, समाज के विकास के प्रारंभिक चरणों में, धातु के उत्पादन के लिए कच्चे माल के रूप में लौह अयस्क उपलब्ध नहीं थे। लोगों को खुद को उल्कापिंड के लोहे के यादृच्छिक खोजों तक ही सीमित करना पड़ा। पहली सहस्राब्दी ईसा पूर्व की शुरुआत में। 18 वीं शताब्दी में, फोर्ज के उपयोग के आधार पर, मिट्टी के साथ लेपित पत्थरों से बने एक संरचना के आधार पर, अयस्क वसूली की कच्ची-काम करने वाली विधि को महारत हासिल किया गया था। फोर्ज की दीवारों में छेद छोड़े गए थे, जिसमें विशेष मिट्टी की नलियों - नलिका - के माध्यम से चमड़े के थैलों की मदद से हवा को इंजेक्ट किया गया था। भट्ठी में लकड़ी का कोयला और लौह अयस्क डाला गया, और ऊपर से आग जलाई गई। परिणामी धातु को एक क्रित्सा में वेल्डेड किया गया था - एक झरझरा द्रव्यमान, जिसमें से फोर्जिंग द्वारा उत्पाद प्राप्त किए गए थे। ब्लास्ट फर्नेस का उत्पादन कच्चे आटे की विधि को बदलने के लिए आ गया है। यह भट्ठी की ऊंचाई में वृद्धि के परिणामस्वरूप हुआ, जिसके लिए फ्लक्स की शुरूआत की भी आवश्यकता थी - विशेष योजक जो अयस्क में निहित अपशिष्ट चट्टान के साथ कम पिघलने वाले स्लैग बनाते हैं। चूंकि एक ब्लास्ट फर्नेस में, चूल्हा के विपरीत, पिघला हुआ धातु लंबे समय तक कोयले के संपर्क में रहता है, यह कच्चा लोहा में बदल जाता है। स्टील और लोहे में कच्चा लोहा के "पुनर्वितरण" के लिए इसके लिए एक अतिरिक्त ऑपरेशन की आवश्यकता होती है। पहली ब्लास्ट फर्नेस 14वीं के अंत में नीदरलैंड में दिखाई दी - 15वीं शताब्दी की शुरुआत में, 16वीं शताब्दी में वे 4-5 मीटर की ऊंचाई तक पहुंच गईं। रूस में, 17वीं शताब्दी में ब्लास्ट फर्नेस का उत्पादन हुआ और अगली शताब्दी में इसे उरलों में विकसित किया गया था।

जोड़ना। लौह-कार्बन प्रणाली की स्थिति का आरेख।

6.5 wt तक के क्षेत्र में Fe-C प्रणाली का राज्य आरेख। % C, चित्र 6.5 a में दिखाया गया है, विभिन्न ग्रेड के स्टील्स और कच्चा लोहा के लक्षित उत्पादन के लिए धातु विज्ञान में महत्वपूर्ण है। शुद्ध लोहा तीन संशोधनों, α, γ और δ में क्रिस्टलीकृत होता है, जिनमें से प्रत्येक एक निश्चित मात्रा में कार्बन को घोलता है और एक निश्चित तापमान सीमा में स्थिर होता है। इन संशोधनों में कार्बन के ठोस समाधान, α-Fe, γ-Fe और δ-Fe-C, क्रमशः α-फेराइट, γ-ऑस्टेनाइट और δ-फेराइट कहलाते हैं। α-Fe और δ-Fe में एक क्यूबिक बॉडी-केंद्रित है और γ-Fe में एक क्यूबिक फेस-केंद्रित जाली है। ऑस्टेनाइट (γ-Fe) में कार्बन की घुलनशीलता सबसे अधिक है।

1.75 wt तक पिघला देता है। % C, 1150 ° C तक तेजी से ठंडा होने के बाद, वे एक सजातीय ठोस घोल हैं - ऑस्टेनाइट। इन मिश्र धातुओं से स्टील बनाया जाता है। 1150 ° C तक ठंडा होने के बाद 1.75% C से अधिक पिघलने में, ठोस ऑस्टेनाइट के अलावा, बिंदु A (चित्र। 6.5.a) की संरचना का एक तरल यूटेक्टिक भी होता है, जब इसे 1150 ° C से नीचे ठंडा किया जाता है, तो यह क्रिस्टलीकृत हो जाता है और ऑस्टेनाइट क्रिस्टल के बीच की जगह भरता है। परिणामी ठोस प्रणाली कच्चा लोहा है। शर्तों के आधार पर, यूटेक्टिक दो तरह से क्रिस्टलीकृत हो सकता है। तेजी से ठंडा होने पर, ठोस एक्टेक्टिक्स में ऑस्टेनाइट क्रिस्टल और अस्थिर Fe 3C क्रिस्टल होते हैं जिन्हें सीमेंटाइट कहा जाता है। धीमी गति से ठंडा करने पर, ऑस्टेनाइट क्रिस्टल और स्थिर ग्रेफाइट का मिश्रण बनता है। कास्ट आयरन युक्त सीमेंटाइट को सफेद कहा जाता है, और ग्रेफाइट युक्त ग्रे को ग्रे कहा जाता है। ऑस्टेनाइट और सीमेंटाइट से ठोस ईयूटेक्टिक को लेडबुराइट कहा जाता है, और केवल लेडब्यूराइट को 4.3% सी युक्त पिघल से मुक्त किया जाता है।

जब ऑस्टेनाइट को 1150 o C से नीचे ठंडा किया जाता है, तो यह पुन: क्रिस्टलीकृत हो जाता है। 0.9 wt से कम वाले ठोस विलयनों से। % C, α-Fe फेराइट पहले जारी किया जाता है (चित्र 6.5.a में इनसेट देखें), और 0.9 wt से अधिक वाले समाधानों से। % सी, सीमेंटाइट मुख्य रूप से जारी किया जाता है, जिसे द्वितीयक सीमेंटाइट कहा जाता है। दोनों ही मामलों में, शेष ठोस घोल की संरचना यूटेक्टॉइड बिंदु बी तक पहुंचती है। इस बिंदु पर, फेराइट और सीमेंटाइट क्रिस्टल एक पतली परत वाले मिश्रण में एक साथ अवक्षेपित होते हैं जिसे पर्लाइट कहा जाता है। ठंडा होने पर 0.9% सी युक्त एक पिघला हुआ, शुद्ध मोती का निर्माण कर सकता है, जिसमें फेराइट या फे 3 सी के बड़े क्रिस्टल नहीं होते हैं जो पहले अवक्षेपित होते हैं।

प्रारंभिक पिघल की संरचना, शीतलन दर और आरेख से चयनित तापमान पर हीटिंग समय को समायोजित करके, क्रिस्टल में विभिन्न माइक्रोस्ट्रक्चर, संरचना, अभिविन्यास और तनाव के साथ मिश्र धातु प्राप्त करना संभव है। यदि परिणामी प्रणाली को बहुत तेज़ी से ठंडा किया जाता है (बुझाया जाता है), तो आगे के सभी परिवर्तन दृढ़ता से बाधित होते हैं, और बनाई गई संरचना को संरक्षित किया जाता है, हालांकि यह थर्मोडायनामिक रूप से अस्थिर हो जाता है। यह स्टील के विभिन्न ग्रेड प्राप्त करने का तरीका है।

चावल। 6.5। लौह-कार्बन प्रणाली का चरण आरेख

पूरक का अंत।

वर्तमान में, ब्लास्ट फर्नेस में कोक के साथ लौह अयस्क को कम किया जाता है, जबकि पिघला हुआ लोहा आंशिक रूप से कार्बन के साथ प्रतिक्रिया करता है, आयरन कार्बाइड Fe 3 C (सीमेंटाइट) बनाता है, और इसे आंशिक रूप से घोलता है। जब पिघला ठोस हो जाता है, कच्चा लोहा. स्टील बनाने के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले कास्ट आयरन को पिग आयरन कहा जाता है। इस्पातकच्चा लोहा के विपरीत, इसमें कम कार्बन होता है। कच्चा लोहा में निहित अतिरिक्त कार्बन को जला देना चाहिए। यह पिघले हुए लोहे के ऊपर ऑक्सीजन युक्त वायु प्रवाहित करके प्राप्त किया जाता है। लोहे के उत्पादन की एक सीधी विधि भी है, जो प्राकृतिक गैस या हाइड्रोजन के साथ चुंबकीय लौह अयस्क छर्रों की कमी पर आधारित है:

Fe 3 O 4 + CH 4 \u003d 3Fe + CO 2 + 2H 2 O।

Fe (CO) 5 कार्बोनिल के अपघटन से पाउडर के रूप में बहुत शुद्ध लोहा प्राप्त होता है।

जोड़ना। लोहे की मिश्रधातुएँ।

लौह-आधारित मिश्र धातुओं को कच्चा लोहा और स्टील्स में बांटा गया है।

कच्चा लोहा- कार्बन के साथ लोहे का एक मिश्र धातु (इसमें 2 से 6% C होता है), जिसमें ठोस घोल के रूप में कार्बन होता है, साथ ही ग्रेफाइट और सीमेंटाइट Fe 3 C के क्रिस्टल होते हैं। कई प्रकार के कच्चा लोहा होते हैं जो गुणों में भिन्न होते हैं और फ्रैक्चर रंग। सफेद कच्चा लोहा में सीमेंटाइट के रूप में कार्बन होता है। यह अत्यधिक भंगुर है और प्रत्यक्ष आवेदन नहीं पाता है। सभी सफेद कच्चा लोहा स्टील (पिग आयरन) में परिवर्तित हो जाता है। ग्रे कास्ट आयरन में ग्रेफाइट समावेशन होता है - वे फ्रैक्चर पर स्पष्ट रूप से दिखाई देते हैं। यह सफेद की तुलना में कम भंगुर होता है और इसका उपयोग चक्का और पानी गर्म करने वाले रेडिएटर बनाने के लिए किया जाता है। पिघल में मैग्नीशियम की एक छोटी मात्रा के अलावा ग्रेफाइट की वर्षा प्लेटों के रूप में नहीं, बल्कि गोलाकार समावेशन के रूप में होती है। इस संशोधित कच्चा लोहा में उच्च शक्ति होती है और इसका उपयोग इंजन क्रैंकशाफ्ट बनाने के लिए किया जाता है। मिरर कास्ट आयरन, जिसमें 10-20% मैंगनीज और लगभग 4% कार्बन होता है, का उपयोग स्टील उत्पादन में डीऑक्सीडाइज़र के रूप में किया जाता है।

चित्र 6.6। ग्रे कास्ट आयरन (ए) और हेवी ड्यूटी कास्ट आयरन (बी) माइक्रोस्कोप के नीचे।

लौह अयस्क और कोक लौह उत्पादन के लिए कच्चे माल हैं। पिग आयरन को ब्लास्ट फर्नेस में पिघलाया जाता है - बड़ी भट्टियां, 80 मीटर तक ऊंची, अंदर से दुर्दम्य ईंटों से ढकी होती हैं, और ऊपर से स्टील के आवरण से ढकी होती हैं। ब्लास्ट फर्नेस के ऊपरी हिस्से को शाफ़्ट कहा जाता है, निचले हिस्से को पहाड़ कहा जाता है, और ऊपरी छेद, जो चार्ज को लोड करने के लिए काम करता है, को टॉप कहा जाता है। नीचे से, ऑक्सीजन से भरपूर गर्म हवा भट्टी में डाली जाती है। चूल्हे के ऊपरी भाग में कोयले को जलाने पर कार्बन डाइऑक्साइड बनती है। इस मामले में जारी गर्मी प्रक्रिया के आगे बढ़ने के लिए पर्याप्त है। कार्बन डाइऑक्साइड, कोक की परतों से गुजरते हुए, कार्बन मोनोऑक्साइड (II) CO में कम हो जाता है, जो लौह अयस्क के साथ प्रतिक्रिया करके इसे धातु में बदल देता है। अयस्क में निहित अशुद्धियों को दूर करने के लिए, उदाहरण के लिए, क्वार्ट्ज रेत SiO 2, फ्लक्स को भट्ठी में जोड़ा जाता है - चूना पत्थर या डोलोमाइट, जो ऑक्साइड CaO, MgO में विघटित हो जाता है, स्लैग को कम पिघलने वाले फ्लक्स (CaSiO 3, MgSiO 3) में बांधता है। लोहे के अलावा, कोक भी अयस्क में मौजूद अशुद्धियों को कम करता है, उदाहरण के लिए, फास्फोरस, सल्फर, मैंगनीज और आंशिक रूप से सिलिकॉन:

सीए 3 (पीओ 4) 2 + 5सी = 3सीएओ + 5सीओ + 2पी,

CaSO 4 + 4C \u003d CaS + 4CO,

एमएनओ + सी = एमएन + सीओ

SiO2 + 2C = Si + 2CO।

पिघली हुई धातु में, सल्फर FeS सल्फाइड के रूप में मौजूद होता है, फास्फोरस Fe 3 P फॉस्फाइड के रूप में होता है, सिलिकॉन SiC सिलिसाइड के रूप में होता है, और अतिरिक्त कार्बन Fe 3 C कार्बाइड (सीमेंटाइट) के रूप में होता है। . ब्लास्ट फर्नेस से निकलने वाली गैसों को ब्लास्ट फर्नेस या ब्लास्ट फर्नेस गैसें कहा जाता है। लगभग एक तिहाई आयतन में उनमें कार्बन मोनोऑक्साइड होता है, इसलिए उन्हें ब्लास्ट फर्नेस में प्रवेश करने वाली हवा को गर्म करने के लिए ईंधन के रूप में उपयोग किया जाता है।

चावल। 6.7 ब्लास्ट फर्नेस की योजना

इस्पात- कार्बन के साथ लोहे का एक मिश्र धातु (0.5 से 2% C तक होता है), जिसमें केवल ठोस घोल के रूप में कार्बन होता है। स्टील लोहे की तुलना में कठिन है, झुकना कठिन है, अधिक लचीला है, तोड़ने में आसान है, हालांकि कच्चा लोहा जितना भंगुर नहीं है। इसमें जितना अधिक कार्बन होता है, यह उतना ही कठोर होता है। साधारण स्टील ग्रेड में, 0.05% सल्फर और 0.08% फॉस्फोरस से अधिक की अनुमति नहीं है। सल्फर का हल्का मिश्रण भी गर्म होने पर स्टील को भंगुर बना देता है; धातु विज्ञान में, स्टील की इस संपत्ति को लाल भंगुरता कहा जाता है। स्टील में फॉस्फोरस की सामग्री ठंडी भंगुरता का कारण बनती है - कम तापमान पर भंगुरता। कठोर स्टील का निर्माण तब होता है जब स्टील को लाल ताप के तापमान पर गर्म किया जाता है। ऐसे स्टील में उच्च कठोरता होती है, लेकिन यह भंगुर होता है। काटने के उपकरण कठोर स्टील से बनाए जाते हैं। धीमी गति से ठंडा होने पर, टेम्पर्ड स्टील प्राप्त होता है - यह नरम और नमनीय होता है। मेल्ट में एलॉयिंग एडिटिव्स डालने से ( डोपिंग) - क्रोमियम, मैंगनीज, वैनेडियम, आदि, स्टील के विशेष ग्रेड प्राप्त करते हैं। 13% से अधिक क्रोमियम युक्त स्टील हवा में जंग लगने की क्षमता खो देता है और स्टेनलेस बन जाता है। इसका उपयोग रासायनिक उद्योग में, रोजमर्रा की जिंदगी में, निर्माण में किया जाता है। वैनेडियम युक्त विशेष रूप से मजबूत स्टील्स का उपयोग कवच ढलाई के लिए किया जाता है।

स्टील उत्पादन के लिए कच्चा माल कच्चा लोहा है, और गलाने के दौरान होने वाली प्रक्रियाओं का सार मिश्र धातु से अतिरिक्त कार्बन को निकालना है। ऐसा करने के लिए, ऑक्सीजन को पिघले हुए लोहे से गुजारा जाता है, जो लोहे में निहित कार्बन को ग्रेफाइट या सीमेंटाइट के रूप में कार्बन मोनोऑक्साइड सीओ में ऑक्सीकृत करता है। हालाँकि, इस मामले में, लोहे का हिस्सा भी ऑक्सीजन द्वारा एक ऑक्साइड में ऑक्सीकृत हो जाता है:

2Fe + O 2 \u003d 2FeO।

लोहे में FeO की रिवर्स कमी के लिए, डीऑक्सीडाइज़र को पिघल में पेश किया जाता है, एक नियम के रूप में, ये सक्रिय धातुएँ हैं - मैंगनीज, बेरियम, कैल्शियम, लैंथेनम। वे ऑक्सीकृत लोहे को धातु में कम करते हैं:

Mn + FeO = MnO + Fe,

और फिर पिघल से अलग हो जाता है, इसकी सतह पर फ़्यूज़िबल स्लैग के रूप में तैरता है, या तो भट्ठी के अस्तर के साथ या विशेष रूप से जोड़ा जाता है अपशिष्टों:

MnO + SiO 2 \u003d MnSiO 3।

स्टील को विशेष भट्टियों में पिघलाया जाता है। भट्टियों के प्रकार के आधार पर, स्टील बनाने की कई विधियाँ हैं। एक खुले चूल्हे की भट्टी में, पिघलने वाला स्थान आग रोक ईंटों की तिजोरी से ढका हुआ स्नान होता है (चित्र 6.8। स्टीलमेकिंग: (ए) ओपन-चूल्हा भट्टी, ऑक्सीजन कनवर्टर)। ईंधन को भट्टी के ऊपरी भाग में इंजेक्ट किया जाता है - वे प्राकृतिक गैस या ईंधन तेल होते हैं। इसके दहन के दौरान निकलने वाली गर्मी मिश्रण को गर्म करती है और इसके पिघलने का कारण बनती है। 6 - 8 घंटे के दौरान, जिसके दौरान पिघला हुआ कच्चा लोहा खुले चूल्हे की भट्टी में होता है, उसमें कार्बन धीरे-धीरे जलता है। उसके बाद, पिघला हुआ स्टील डाला जाता है और थोड़ी देर बाद कच्चा लोहा फिर से लोड किया जाता है। खुली चूल्हा प्रक्रिया आवधिक है। इसका मुख्य लाभ यह है कि परिणामी स्टील को बड़े सांचों में डाला जा सकता है। प्रदर्शन के संदर्भ में, ओपन-चूल्हा प्रक्रिया ऑक्सीजन-कनवर्टर प्रक्रिया से नीच है, जो बड़ी भट्टियों में नहीं, बल्कि छोटे कन्वर्टर्स में की जाती है - स्टील से वेल्डेड नाशपाती के आकार का उपकरण और अंदर से दुर्दम्य ईंटों के साथ पंक्तिबद्ध। ऊपर से, क्षैतिज अक्ष पर घुड़सवार एक कनवर्टर के माध्यम से ऑक्सीजन युक्त हवा उड़ा दी जाती है। मैंगनीज और लोहे के गठित ऑक्साइड कनवर्टर के सिलिकेट अस्तर के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, जिससे स्लैग बनते हैं। प्रक्रिया लगभग 40 मिनट तक चलती है, जिसके बाद कनवर्टर को झुका हुआ स्थिति में ले जाया जाता है और पिघला हुआ स्टील और लावा क्रमिक रूप से डाला जाता है (चित्र 6.8. बी)। सैंड-लाइम ब्रिक-लाइन्ड कन्वर्टर्स, जिन्हें अंग्रेजी आविष्कारक हेनरी बेसेमर के नाम पर बेसेमर कन्वर्टर्स कहा जाता है, आयरन फॉस्फाइड युक्त आयरन से स्टील बनाने के लिए उपयुक्त नहीं हैं। फास्फोरस से भरपूर कच्चा लोहा के पुनर्वितरण के लिए, थॉमस कन्वर्टर्स का उपयोग किया जाता है, जो अंदर से चूना पत्थर या डोलोमाइट से ढके होते हैं। स्टील गलाने को चूने की उपस्थिति में किया जाता है, जो कच्चा लोहा में निहित फास्फोरस को फॉस्फेट में बांधता है, जो स्लैग (थॉमस स्लैग) बनाता है, जिसका उपयोग उर्वरक के रूप में किया जाता है। एलॉय स्टील्स को 3000 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर बिजली की भट्टियों में पिघलाया जाता है। यह विशेष गुणों वाले स्टील्स को प्राप्त करना संभव बनाता है, जिसमें सुपरस्ट्रॉन्ग और दुर्दम्य वाले शामिल हैं।

पूरक का अंत

कोबाल्ट प्रकृति में मुख्य रूप से आर्सेनिक, स्मालटाइट CoAs 2 (कोबाल्ट मसाला) और कोबाल्टाइट CoAsS (कोबाल्ट चमक) के साथ यौगिकों के रूप में होता है, हालांकि, ये खनिज बहुत दुर्लभ हैं और स्वतंत्र जमा नहीं बनाते हैं। यह कॉम्प्लेक्स कॉपर-कोबाल्ट-निकल और कॉपर-कोबाल्ट सल्फाइड अयस्कों का भी एक हिस्सा है, यह मिट्टी और शेल्स में कम मात्रा में पाया जाता है, जो ऑक्सीजन की कमी की स्थिति में बनते थे।

निकेल, कोबाल्ट की तरह, पांचवीं अवधि के संक्रमण के बाद के तत्वों - आर्सेनिक और सल्फर के लिए एक उच्च संबंध है, और आयनिक रेडी की निकटता के कारण, यह अक्सर कोबाल्ट, लोहा और तांबे के यौगिकों के लिए आइसोमोर्फिक होता है। इसके कारण, लिथोस्फीयर में बड़ी मात्रा में निकेल पॉलीसल्फाइड कॉपर-निकल अयस्कों में बंध जाता है। सल्फाइड खनिजों में, मिलराइट NiS (येलो निकेल पाइराइट), पेंटलैंडाइट (Fe, Ni) 9 S 8, और क्लोएंटाइट NiAs 2 (व्हाइट निकल पाइराइट) सबसे महत्वपूर्ण हैं। एक अन्य महत्वपूर्ण निकेल कच्चा माल सर्पीन चट्टानें हैं, जो मूल सिलिकेट हैं, उदाहरण के लिए, गार्नियराइट (Ni, Mg) 6 × 4H 2 O। जीवाश्म कोयले, शेल और तेल में छोटी मात्रा में निकेल यौगिक पाए जाते हैं।

कोबाल्ट और निकल के उत्पादन के लिए मुख्य कच्चा माल पॉलीसल्फ़ाइड अयस्क हैं (फुटनोट: सिलिकेट्स और अन्य ऑक्सीजन युक्त निकल अयस्कों को पहले 1500 ° C पर निर्जलित जिप्सम और कोयले के साथ संलयन द्वारा सल्फाइड में परिवर्तित किया जाता है: CaSO 4 + 4C = CaS + 4CO 3NiO + 3CaS = नी 3 एस 2 + 3सीएओ + एस)। संचित अयस्क को सल्फ्यूरिक एसिड के साथ मिलाया जाता है और लोहे, कोबाल्ट, निकेल और कॉपर सल्फाइड से युक्त एक मैट में शाफ्ट भट्टी में पिघलाया जाता है। यह आपको स्लैग बनाने वाले सिलिकेट्स से इसे अलग करने की अनुमति देता है। जब पिघला हुआ मैट ठंडा हो जाता है, सल्फाइड क्रिस्टलीय रूप में जारी होते हैं। उन्हें कुचला जाता है और फिर हवा की एक धारा में 1300 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है। FeS> CoS> Ni 3 S 2 श्रृंखला में सल्फाइड को ऑक्सीकरण करने की क्षमता कम हो जाती है, इसलिए आयरन सल्फाइड पहले ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करता है, जो सिलिका के अतिरिक्त स्लैग में परिवर्तित हो जाता है। आगे के ऑक्सीकरण से कोबाल्ट और निकल के ऑक्साइड बनते हैं

2Ni 2 S 3 + 7O 2 \u003d 6NiO + 4SO 2।

उन्हें सल्फ्यूरिक एसिड के साथ उपचार करके या एनोडिक ऑक्सीकरण का सहारा लेकर घोल में लाया जाता है। तांबे की अशुद्धता निकल पाउडर को पेश करके हटा दी जाती है, जो इसे एक साधारण पदार्थ में कम कर देता है। कोबाल्ट और निकल में समान रासायनिक गुण होते हैं। उन्हें अलग करने के लिए, घोल को क्षारीय किया जाता है और सोडियम क्लोरेट से उपचारित किया जाता है, जो केवल कोबाल्ट आयनों का ऑक्सीकरण करता है:

2CoSO 4 + Cl 2 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O \u003d 2Co (OH) 3 ¯ + 2NaCl + 3CO 2 + 2Na 2 SO 4।

थोड़े से अम्लीय वातावरण में, कोबाल्ट हाइड्रॉक्साइड के रूप में अवक्षेप में रहता है, और निकल नमक के रूप में घोल में गुजरता है, जो हाइड्रॉक्साइड में परिवर्तित हो जाता है। हाइड्रॉक्साइड्स को कैल्सिन करके प्राप्त ऑक्साइड को कोयले से कम किया जाता है:

सह 3 ओ 4 + 4C \u003d 3CO + 4CO,

एनआईओ + सी = नी + सीओ।

अपचयन के दौरान कार्बाइड Co3C, Ni3C भी बनते हैं, इन्हें हटाने के लिए ऑक्साइड अधिक मात्रा में लिया जाता है:

नी 3 सी + एनआईओ = 4एनआई + सीओ।

शुद्ध धातु प्राप्त करने के लिए इलेक्ट्रोलाइटिक रिफाइनिंग का उपयोग किया जाता है। यह मैट में निहित प्लेटिनम धातुओं को अलग करना भी संभव बनाता है।

उत्पादित कोबाल्ट और निकल का आधे से अधिक मिश्र धातु के उत्पादन पर खर्च किया जाता है। कोबाल्ट-आधारित चुंबकीय मिश्र धातु (Fe-Co-Mo, Fe-Ni-Co-Al, Sm-Co) उच्च तापमान पर चुंबकीय गुणों को बनाए रखने में सक्षम हैं। धातु-सिरेमिक मिश्र धातु, जो टाइटेनियम, टंगस्टन, मोलिब्डेनम, वैनेडियम और टैंटलम कार्बाइड हैं, कोबाल्ट के साथ सीमेंट किया जाता है, का उपयोग काटने के उपकरण के निर्माण के लिए किया जाता है। निकल और क्रोमियम की उच्च सामग्री वाले स्टील हवा में खराब नहीं होते हैं, उनका उपयोग रासायनिक उद्योग के लिए शल्य चिकित्सा उपकरण और उपकरण बनाने के लिए किया जाता है। गर्मी प्रतिरोधी क्रोमियम-निकल मिश्र धातु निक्रोम, जिसमें 20 - 30% क्रोमियम होता है, में उच्च विद्युत प्रतिरोध होता है, इसका उपयोग इलेक्ट्रिक हीटर कॉइल्स बनाने के लिए किया जाता है। मोनल (68% Ni, 28% Cu, 2.5% Fe, 1.5% Mn) टकसाल से कॉपर-निकल मिश्र धातु कॉन्स्टेंटन (40% Ni, 60% Cu) और निकललाइन (30% Ni, 56% Cu, 14% Zn) सिक्का।

महत्वपूर्ण हैं सुपर मिश्रधातु- लोहा, कोबाल्ट या निकल पर आधारित सामग्री, विशेष रूप से उच्च तापमान सेवा के लिए डिज़ाइन की गई। उनके पास उच्च संक्षारण प्रतिरोध है, जिस तापमान रेंज में गैस टर्बाइन संचालित होते हैं, उसमें ताकत बनाए रखते हैं, लोच के उच्च मापांक और थर्मल विस्तार के कम गुणांक की विशेषता होती है। इन सामग्रियों के ऑक्सीकरण प्रतिरोध और ताकत का संयोजन बेजोड़ है। कई सुपरऑलॉयज में फेस-सेंटर्ड क्यूबिक जाली होती है, जो सभी क्रिस्टल संरचनाओं में सबसे घनी होती है, सामग्री के असाधारण थर्मोमैकेनिकल गुण प्रदान करती है। मिश्र धातु में एक आधार (Fe, Co, Ni) होता है, इसमें धातु के योजक होते हैं जो सतह प्रतिरोध (Cr) और तत्वों (Al) को बढ़ाते हैं, जो एक घन γ'-चरण (γ'-Ni 3 Al) बनाते हैं, जिसमें उच्च होता है शक्ति और ऑक्सीकरण प्रतिरोध। सुपरलॉइज़ में कार्बन (0.05 - 0.2%) की थोड़ी मात्रा की शुरूआत से कार्बाइड का निर्माण होता है, उदाहरण के लिए, TiC, जो उच्च तापमान पर मिश्र धातु के संचालन के दौरान धीरे-धीरे संरचना M 23 C 6 के कार्बाइड में बदल जाता है। और एम 6 सी, जो गर्मी उपचार से आसानी से प्रभावित होते हैं। परिणामी कार्बन एक ठोस घोल के रूप में गुजरता है। इस प्रकार, एक सुपरऑलॉय की संरचना को इंटरमेटेलिक यौगिकों और कार्बाइड के बारीक क्रिस्टलीय समावेशन के साथ एक ठोस समाधान के रूप में दर्शाया जा सकता है, जो इसकी कठोरता और शक्ति प्रदान करते हैं। अतिरिक्त डोपिंग उच्च तापमान पर संरचना की स्थिरता में वृद्धि, प्रसार प्रक्रियाओं को धीमा करने में योगदान देता है। 1935 में पहली सुपरऑलॉयज में से एक, रेक्स -78 विकसित किया गया था, जिसमें 60% लोहा, 18% नी, 14% सीआर, और मोलिब्डेनम, टाइटेनियम, तांबा, बोरॉन, कार्बन की थोड़ी मात्रा भी शामिल थी। इसका उपयोग टरबाइन ब्लेड और नोजल के निर्माण के लिए किया जाता है (सुपरलॉइज़ II। एयरोस्पेस और औद्योगिक बिजली संयंत्रों के लिए गर्मी प्रतिरोधी सामग्री, एम।, धातुकर्म, 1995)

बारीकी से बिखरे हुए कोबाल्ट और निकल में उच्च उत्प्रेरक गतिविधि होती है। समर्थन पर जमा महीन कोबाल्ट पाउडर फिशर-ट्रोप्स हाइड्रोकार्बोनाइलेशन के लिए एक सक्रिय उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है। निकेल अक्सर प्लैटिनम को हाइड्रोजनीकरण प्रक्रियाओं में बदल देता है, जैसे कि वनस्पति वसा। प्रयोगशाला में, उत्प्रेरक रूप से सक्रिय महीन निकल पाउडर (कंकाल निकल, राने निकल) एक निष्क्रिय या कम करने वाले वातावरण में क्षार के साथ निकल-एल्यूमीनियम मिश्र धातु का उपचार करके प्राप्त किया जाता है। निकेल क्षारीय बैटरी के उत्पादन में जाता है।

कई कोबाल्ट यौगिक चमकीले रंग के होते हैं और प्राचीन काल से पेंट की तैयारी के लिए पिगमेंट के रूप में उपयोग किए जाते रहे हैं: कोबाल्ट एल्युमिनेट CoAl 2 O 4 ("नीला कोबाल्ट", "गज़ेल ब्लू") का रंग नीला है, स्टैनेट Co 2 SnO 4 (" ceruleum", "स्काई-ब्लू") - नीले रंग के साथ नीला, फॉस्फेट Co 3 (PO 4) 2 ("कोबाल्ट पर्पल डार्क") और CoNH 4 PO 4 × H 2 O ("कोबाल्ट पर्पल लाइट") - लाल- वायलेट, कोबाल्ट का मिश्रित ऑक्साइड (II) और जिंक CoO × xZnO ("हरा कोबाल्ट") - चमकीला हरा, कोबाल्ट सिलिकेट ("स्कमाल्ट", "कोबाल्ट ग्लास") - गहरा नीला (E.F. बेलेंकी, IV रिस्किन, रसायन विज्ञान और प्रौद्योगिकी पिगमेंट, एल।, रसायन विज्ञान, 1974)। कांच में कोबाल्ट ऑक्साइड मिलाने से उसका रंग नीला हो जाता है।

लोहे के वर्णक आमतौर पर विभिन्न रंगों में पीले-भूरे या लाल-भूरे रंग के होते हैं। प्राकृतिक रंजकों में, सबसे प्रसिद्ध गेरू-क्रिस्टलीय ऑक्सोहाइड्रॉक्साइड FeOOH और सिएना युक्त मिट्टी हैं। कैल्सीन होने पर, वे निर्जलीकरण करते हैं, एक लाल रंग प्राप्त करते हैं। मैंगनीज युक्त लौह अयस्कों के अपक्षय से ब्राउन अंबर का निर्माण होता है। काला वर्णक मैग्नेटाइट है।

प्लेटिनम धातु प्रकृति में मुख्य रूप से अपने मूल रूप में होती है - सरल पदार्थों के रूप में, एक दूसरे के साथ मिश्र धातु और अन्य महान धातुओं के साथ। बहुत कम मात्रा में, वे कुछ पॉलीसल्फ़ाइड अयस्कों का हिस्सा हैं; अपने स्वयं के सल्फाइड खनिजों की खोज, उदाहरण के लिए, आरयूएस 2 लॉराइट, पीटीएस कूपराइट, अत्यंत दुर्लभ हैं। यूराल सल्फाइड रेड्स में प्लैटिनम धातुओं की औसत कुल सामग्री 2-5 ग्राम प्रति टन है। प्रकृति में, प्लेटिनम के दाने अक्सर सोने के समान प्लेसर में पाए जाते हैं, इसलिए, अलग-अलग समावेशन के रूप में, वे कभी-कभी प्राचीन सोने की वस्तुओं की सतह पर दिखाई देते हैं, मुख्य रूप से मिस्र के मूल के। देशी प्लेटिनम के बड़े भंडार दक्षिण अमेरिकी एंडीज में केंद्रित हैं। उनके घटक चट्टानों में, प्लैटिनम के दाने, सोने के कणों के साथ मिलकर, अक्सर पाइरोक्सिन और अन्य बुनियादी सिलिकेट्स में शामिल हो जाते हैं, जिससे वे कटाव के परिणामस्वरूप नदी की रेत में चले जाते हैं। उनमें से धोए गए सोने में प्लेटिनम के छोटे-छोटे क्रिस्टल होते हैं, जिन्हें अलग करना बेहद मुश्किल होता है। मध्य युग में, वे इसके लिए प्रयास नहीं करते थे: भारी अनाज के मिश्रण ने केवल कीमती धातु के द्रव्यमान में वृद्धि की। कभी-कभी प्लेटिनम की बड़ी डली भी होती है, नौ किलोग्राम तक। उनमें आवश्यक रूप से लोहा, तांबा, प्लेटिनम आयोडाइड और कभी-कभी सोने और चांदी की अशुद्धियाँ होती हैं। उदाहरण के लिए, कोलम्बिया में चोको जमा से धातु, जिसे प्राचीन इंकास द्वारा विकसित किया गया था, की अनुमानित रचना Pt 86.2%, Pd 0.4%, Rh 2.2%, Ir 1.2%, Os 1.2%, Cu 0, 40% है। , Fe 8.0%, Si 0.5%। देशी इरिडियम में 80 - 95% Ir, 2.7% Ru तक, 6.1% Pt तक होता है; ऑस्मियम - 82 - 98.9% Os, 0.9 - 19.8% Ir, 10% Ru तक, 0.1 - 3.0% Pt, 1.3% Rh तक, 1% Fe तक।

रूस में, पहला प्लैटिनम प्लेसर 1824 में उत्तरी उरलों में खोजा गया था, और जल्द ही निज़नी टैगिल क्षेत्र में खनन शुरू हुआ। उस समय से 1934 तक, रूस प्लैटिनम के विश्व आपूर्तिकर्ताओं के बाजार में अग्रणी था, जिसने पहले कनाडा को और 1954 से दक्षिण अफ्रीका को रास्ता दिया, जिसमें धातु का सबसे बड़ा भंडार है।

जोड़ना। शोधन।

रिफाइनिंग उच्च शुद्धता वाली कीमती धातुओं का उत्पादन है। प्लैटिनम धातुओं का शोधन इन तत्वों के रासायनिक यौगिकों के पृथक्करण पर आधारित होता है, क्योंकि उनके कुछ गुणों में अंतर होता है - घुलनशीलता, अस्थिरता, प्रतिक्रियाशीलता। कच्चा माल तांबे और निकल के उत्पादन से बचा हुआ समृद्ध कीचड़ है, जो खर्च किए गए उत्प्रेरक सहित कीमती धातुओं वाले तकनीकी उत्पादों के स्क्रैप को भंग करके प्राप्त किया जाता है। कीचड़ में प्लेटिनम धातु, साथ ही सोना, चांदी, तांबा और लोहा होता है। सिलिका और आधार धातुओं को हटाने के लिए, अधिकांश तकनीकी योजनाएँ सीसे के लिथर्ज और चारकोल के साथ गाद को पिघलाने का सहारा लेती हैं। इस मामले में, कीचड़ में निहित आधार धातुओं को ऑक्साइड में लेड लिटर्ज द्वारा ऑक्सीकृत किया जाता है, और परिणामी सीसा चांदी, सोना और प्लेटिनम समूह धातुओं को केंद्रित करता है। परिणामी सीसा मनका, जिसे वेर्कबल भी कहा जाता है, कपेलेशन के अधीन होता है - एक बूंद पर ऑक्सीडेटिव पिघलना - हड्डी की राख, मैग्नेसाइट और पोर्टलैंड सीमेंट से बना एक झरझरा बर्तन। इस मामले में, अधिकांश सीसा छोटी सामग्री द्वारा ऑक्सीकृत और अवशोषित होता है। कपेलेशन के बाद, चांदी को हटाने के लिए मिश्र धातु को सल्फ्यूरिक एसिड के साथ उपचारित किया जाता है। अब इसमें रईस धातुएँ हैं। सबसे महत्वपूर्ण रिफाइनिंग ऑपरेशन एक्वा रेजिया (चित्र। 6.9। महान धातुओं का सरलीकृत शोधन) के साथ बातचीत है, जिसमें अधिकांश सोना, पैलेडियम और प्लैटिनम भंग हो जाते हैं, जबकि रूथेनियम, ऑस्मियम, रोडियम और इरिडियम मुख्य रूप से तलछट में रहते हैं। प्लैटिनम और पैलेडियम से सोने को अलग करने के लिए, आयरन सल्फेट को घोल में लगाया जाता है, जिससे मुक्त रूप में सोना निकलता है। क्लोराइड और क्लोराइड कॉम्प्लेक्स के रूप में समाधान में मौजूद पैलेडियम और प्लेटिनम को लवण की विभिन्न विलेयताओं के आधार पर अलग किया जाता है। एक्वा रेजिया में कीचड़ को कई घंटों तक उबालने से अन्य प्लेटिनम धातुओं के घोल में आंशिक परिवर्तन होता है, इसलिए इस योजना के अनुसार प्राप्त प्लैटिनम में रोडियम और इरिडियम की अशुद्धियाँ होती हैं। अवशेषों से, एक्वा रेजिया में अघुलनशील, सोडियम हाइड्रोसल्फेट के साथ संलयन द्वारा रोडियम को अलग किया जाता है। जब पिघलाया जाता है, तो यह जटिल सल्फेट्स के रूप में घोल में चला जाता है। रूथेनियम, ऑस्मियम और इरिडियम, जो एसिड हमले के प्रतिरोधी हैं, क्षार के साथ ऑक्सीडेटिव संलयन के अधीन हैं। लीचिंग मेल्ट से प्राप्त घोल में रूथनेट्स और ऑस्मेट्स होते हैं, और अधिकांश इरिडियम डाइऑक्साइड के रूप में अवक्षेपित होते हैं। ऑस्मियम से रूथेनियम का पृथक्करण हाइड्रोक्लोरिक एसिड के घोल में उनके फंसने के साथ उनके उच्च आक्साइड के उच्चीकरण पर आधारित है। इस मामले में, रूथेनियम ऑक्साइड कम हो जाता है और समाधान में चला जाता है, जबकि ऑस्मियम एनहाइड्राइड गैस चरण में चला जाता है और आंशिक रूप से वातावरण में निकल जाता है। यह आश्चर्य की बात नहीं है, क्योंकि प्लेटिनम धातुओं में ऑस्मियम की सबसे कम मांग है। इसमें विभिन्न धातुओं के प्रतिशत के आधार पर, विशिष्ट कच्चे माल के लिए सटीक शोधन योजना का चयन किया जाता है।

पूरक का अंत।

अपने उच्च गलनांक के कारण, प्लेटिनम, सोने और चांदी के विपरीत, भट्टी में नहीं पिघलता था, ठंडा या गर्म नहीं बनाया जा सकता था। इसलिए, धातु को लंबे समय तक व्यावहारिक अनुप्रयोग नहीं मिला, यह केवल जालसाजों के बीच मांग में था, जिन्होंने इसे द्रव्यमान बढ़ाने के लिए सोने के साथ मिलाया। चीजें इस बिंदु पर पहुंच गईं कि 1755 में स्पेन के राजा ने एक फरमान जारी किया जिसके अनुसार चोको में कोलम्बियाई प्लेसर के विकास के दौरान खनन किए गए सभी प्लैटिनम को सावधानी से सोने से अलग किया जाना था और नदियों में डूब जाना था। डिक्री के 43 वर्षों के दौरान, चार टन कीमती धातु नष्ट हो गई।

पहली बार, रूसी इंजीनियरों ने 1826 में धातु का एक पिंड प्राप्त करने में कामयाबी हासिल की। ​​ऐसा करने के लिए, देशी प्लैटिनम के अनाज को एक्वा रेजिया में भंग कर दिया गया और फिर झरझरा स्पंजी द्रव्यमान के रूप में अवक्षेपित किया गया, जिसे 1000 ° के दबाव में ढाला गया। सी। इस मामले में, धातु ने निंदनीयता और लचीलापन हासिल कर लिया। रूस में, 1828 से 1845 तक, प्लेटिनम के सिक्कों के साथ-साथ पदक और गहने भी ढाले गए थे। प्लेटिनम से बने हीरे और कई अन्य कीमती पत्थरों की सेटिंग चांदी की तुलना में बहुत अधिक प्रभावशाली लगती है। चांदी के गहनों में प्लेटिनम मिलाने से यह भारी और अधिक टिकाऊ हो जाता है। गहनों में व्यापक उपयोग "सफेद सोना" है - पैलेडियम का एक चांदी-सफेद मिश्र धातु और 1: 5 के अनुपात में सोना। दिलचस्प बात यह है कि सोना ठोस रूप में प्लैटिनम के साथ नहीं मिलता है, यह मिश्र धातु प्लैटिनम के ठोस घोल का मिश्रण है प्लैटिनम में सोना और सोना। प्लेटिनम के प्रतिशत में वृद्धि के साथ, सोने का रंग भूरे पीले और चांदी के भूरे रंग में बदल जाता है। इस तरह के मिश्रधातुओं का उपयोग फैबरेज ज्वैलर्स द्वारा किया जाता था।

प्लेटिनम धातुओं की वार्षिक विश्व खपत 200 टन अनुमानित है। प्लेटिनम सोने की तुलना में थोड़ा अधिक महंगा है, जबकि रोडियम, इरिडियम, रूथेनियम और ऑस्मियम प्लैटिनम की तुलना में कई गुना अधिक महंगे हैं। प्लेटिनम धातुओं में सबसे सस्ता पैलेडियम है। इसकी कीमत 4 डॉलर प्रति ग्राम से भी कम है।

प्लेटिनम धातुओं के उपयोग के सबसे महत्वपूर्ण क्षेत्रों को तालिका में प्रस्तुत किया गया है

तालिका 6.4। % में प्लेटिनम धातुओं की खपत की संरचना

इसमें ऑस्मियम शामिल नहीं है, जिसका विश्व का वार्षिक उत्पादन केवल कुछ किलोग्राम है। यद्यपि इसके आधार पर विकसित हाइड्रोजनीकरण उत्प्रेरक प्लेटिनम की तुलना में और भी अधिक कुशल हैं, और मिश्र धातुओं के अतिरिक्त उनके पहनने के प्रतिरोध को बहुत बढ़ा देता है, ऑस्मियम और इसके यौगिकों को उनकी उच्च लागत के कारण अभी तक व्यावहारिक अनुप्रयोग नहीं मिला है।

प्लैटिनम, रोडियम और पैलेडियम के उपभोक्ताओं में, मोटर वाहन उद्योग पहले स्थान पर है, जो व्यापक रूप से उनके आधार पर बने उत्प्रेरक का परिचय देता है जो निकास गैसों के बाद में सुधार करता है। उनके उपयोग की दक्षता सीधे गैसोलीन की गुणवत्ता पर निर्भर करती है - इसमें कार्बनिक सल्फर यौगिकों की एक उच्च सामग्री उत्प्रेरक के तेजी से जहर की ओर ले जाती है और इसके प्रभाव को कुछ भी कम नहीं करती है। सुधार प्रक्रियाओं में, प्लैटिनम-रेनियम मिश्र धातुओं का उपयोग किया जाता है, हाइड्रोजनीकरण में, साथ ही अमोनिया के ऑक्सीकरण से नाइट्रिक ऑक्साइड (II) और सल्फर डाइऑक्साइड को सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड में, प्लैटिनाइज्ड एस्बेस्टस का उपयोग सिंथेटिक एसीटैल्डिहाइड (वेकर प्रक्रिया) के उत्पादन में किया जाता है। - पैलेडियम (द्वितीय) क्लोराइड। रोडियाम यौगिक मुख्य रूप से सजातीय कटैलिसीस में आवेदन पाते हैं। उनमें से, ट्राइफेनिलफॉस्फिनेरहोडियम (I) क्लोराइड Rh (PPh 3) 3 Cl, जिसे अक्सर विल्किंसन के उत्प्रेरक के रूप में संदर्भित किया जाता है, सबसे अच्छी तरह से जाना जाता है। इसकी उपस्थिति में, कई हाइड्रोजनीकरण प्रक्रियाएं कमरे के तापमान पर भी आगे बढ़ती हैं।

उनके उच्च तापीय स्थिरता और उच्च तापीय EMF मूल्यों के कारण, प्लेटिनम धातु मिश्र धातुओं का उपयोग उच्च तापमान को मापने के लिए थर्मोकोल के उत्पादन में किया जाता है: प्लैटिनम-रोडियाम थर्मोकपल 1300 °C तक के तापमान पर काम करते हैं, और रोडियम-इरिडियम - 2300 °C तक।

रासायनिक जड़ता और अपवर्तनीयता प्लेटिनम और प्लेटिनोइड्स को इलेक्ट्रोड, प्रयोगशाला कांच के बने पदार्थ, रासायनिक रिएक्टरों के निर्माण के लिए सुविधाजनक सामग्री बनाती है, उदाहरण के लिए, ग्लास मेल्टर्स। पैलेडियम कंप्यूटर और मोबाइल फोन में इस्तेमाल होने वाले बहुपरत सिरेमिक कैपेसिटर के लिए मुख्य सामग्री है। इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में, प्लैटिनम और पैलेडियम का उपयोग विद्युत संपर्कों और प्रतिरोधों पर सुरक्षात्मक कोटिंग्स लगाने के लिए किया जाता है, इसलिए उन्हें प्रयुक्त विद्युत उपकरणों से हटाया जा सकता है। ऑन्कोलॉजिकल ट्यूमर रोगों के कीमोथेरेपी में प्लेटिनम की तैयारी का उपयोग किया जाता है।