Vas

Fő cikk: A vas izotópjai
Izotóp	t.e.	felezési idő	B.m.	B.e. (MeV)	B.t.
⁵⁴Fe	5,8%	>3,1E22 év	kettős elektronbefogás	?	⁵⁴Cr
⁵⁵Fe	mest.	2,73 év	elektronbefogás	0,231	⁵⁵Mn
⁵⁶Fe	91,72%	Fe stabil 30 neutronnal
⁵⁷Fe	2,2%	Fe stabil 31 neutronnal
⁵⁸Fe	0,28%	Fe stabil 32 neutronnal
⁵⁹Fe	mest.	44,503 d	β	1,565	⁵⁹Co
⁶⁰Fe	mest.	1,5E6 y	β^-	3,978	⁶⁰Co

Hivatkozások

Ez a szócikk a kémiai elemről szól. Hasonló címmel lásd még: Vas (egyértelműsítő lap).

A vas fémes tulajdonságú kémiai elem, rendszáma a periódusos rendszerben 26, atomtömege 55,845 g/mol. A vegyjele Fe, ami a latin ferrum szóból ered. Elemi állapotban szürkésfehér, szívós, jól alakítható fém. A földkéreg 4,8% vasat tartalmaz különböző vegyületek alakjában, elemi vas a természetben nem található (eltekintve a meteoritvastól). Az elemek közül ennél több csak oxigénből, szilíciumból és alumíniumból van. A vas ipari fontosságú elem. Érceiből redukálással állítják elő. Először a nyersvasgyártási eljárással nyersvasat, öntészeti célra öntöttvasat, az acélgyártás műveleteivel acélt állítanak elő.

[szerkesztés] Tulajdonságai

[szerkesztés] Reakciói

Elemekkel:
- Oxigénnel: $\mathrm{4 \ Fe + 3 \ O_2 \rightarrow 2 \ Fe_2O_3}$
- Halogénekkel (Cl, Br, I) is Fe³⁺ ionná oxidálódva pl. FeCl₃ vagy FeBr₃ halogenideket alkot, jóddal +2-ig oxidálódik (az FeI₃ instabil, mg-os mennyiségben előállítható fekete anyag).
- Kénnel (S) csak Fe²⁺(ferro-) ionná oxidálódik mert a kén nem annyira oxidatív.
Vízzel nem reagál, ha az oxigénmentes, desztillált víz, de ha a vízben van oldott oxigén, akkor rozsda (FeO(OH) vagy Fe(OH)₃·Fe₂O₃) keletkezik.
Savakkal:
- A híg szervetlen savak (HCl, HNO₃…) mind reagálnak vele, kénsavval és sósavval csak +2-ig oxidálódik, de így nem stabil, lassan (hetek, hónapok alatt) alakul át Fe³⁺ (ferri-) vegyületekké.
- A tömény szervetlen savak passziválják, védőréteg alakul ki a felszínén, ami megakadályozza a további reakciót (a HCl csak vízmentesen passziválja), ezért a tömény savakat vastartályban lehet szállítani.
Lúgokkal nem reagál, nem amfoter fém.
A pozitívabb standard elektródpotenciálú fémeket redukálni tudja, sóikban a helyüket átveszi.

A vas levegőn csak magas hőmérsékleten (1250 K) oxidálódik. Ekkor vas(II)-vas(III)-oxid, Fe₃O₄ keletkezik. A száraz klórgáz és a cseppfolyós klór közönséges körülmények között a vasat nem támadja meg, ezért hozható a klór vaspalackokban forgalomba. Viszont víznyomok jelenlétében a vas már szobahőmérsékleten is reagál a klórral. A jód 100 °C-on reagál a vassal. Ekkor a vas vas(II)-jodiddá (FeI₂) oxidálódik. Hevítés hatására kénnel és foszforral is reakcióba lép, nitrogénnel azonban magas hőmérsékleten sem reagál.

[szerkesztés] Kémiai tulajdonságai

A Fe²⁺ ion-vegyületek zöld színűek, az aniontól függően, de ezek a sók nem stabilak, levegőn átalakulnak sárga színű Fe³⁺ vegyületekké. A kettős szulfátok stabilabbak – például a Mohr-só, ennek képlete Fe(NH₄)₂(SO₄)₂ –, de levegőn lassan ezek is oxidálódnak. A vas(III)-oxalát ellenben fény hatására vas(II)-oxaláttá alakul (Fe₂(C₂O₄)₃ → 2 Fe(COO)₂+2 CO₂).

A Fe²⁺ iont tartalmazó vas(II)-vegyületek redukáló tulajdonságúak (legerősebben lúgos közegben), könnyen oxidálódnak stabilabb vas(III)-vegyületekké. Bár a vas oxidációs száma vegyületeiben leggyakrabban +2 vagy +3, egyes vegyületeiben (a ferrátokban) a vas oxidációs száma +6 is lehet.

Reakcióképessége miatt kísérő elemeitől nehezen, hosszadalmas laboratóriumi műveletekkel is csak részben sikerül megtisztítani. A színvasnak minősíthető fém is csak mintegy 99,998% Fe-t tartalmaz; ezt főleg kísérleti célokra használják. Ipari célra – amennyiben tiszta vasra van szükség – nem ennyire tiszta, hanem gazdaságosabban előállítható vasfajtákat használnak, például az elektrolitvasat, vagy a túloxidálással készült Armco-vasat.

[szerkesztés] Fizikai tulajdonságai

Kockarácsok típusai.
Felületen középpontos a γ-vas, térben középpontos az α- és az α(δ)-vas

A vas 1538 °C-on olvad. Az olvadt vas hűlés közben ugyanezen a hőmérsékleten szabályos rendszerbeli, térben középpontos kockarácsú (vagy tércentrált) kristályokká dermed; a kockarács élei 0,293 nm hosszúak. További hűlés során a kristályszerkezet megváltozik az A₄ = 1394 °C hőmérsékleten: felületen középpontos (lapcentrált) rácsúak lesznek, a rácselem élei 0,368 nm-re változnak. Miközben az acél tovább hűl, A₃ = 912 °C hőmérsékleten a kristályok ismét térben középpontos kockarácsúak lesznek, a rácselem mérete 0,290 nm. Ezután több átalakulásra már nem kerül sor; szobahőmérsékleten a vas szintén tércentrált kockarácsú, csupán az élei rövidülnek meg 0,286 nm-re a zsugorodás miatt.

A vasnak tehát három kristályos módosulata van: 1538 és 1394 °C között a δ-vas, 1394 és 912 °C között a γ-vas, 912 °C-nál kisebb hőmérsékleten pedig az α-vas állandó. Látható, hogy az α(δ)- és az α-vas azonos rácsszerkezetű, csupán a rácselemük méretében különböznek egymástól, ami pedig a hőtágulással magyarázható (ebből adódik jelzésük egyezősége is). Régebben megkülönböztették a β-vasat is, de ez csak a mágnesezhetőség határát (770 °C) jelölte, nem külön módosulat. Fontos megjegyezni, hogy a vas módosulatainak a sűrűsége (fajtérfogata) különböző. Ennek az az oka, hogy az α-vas kockarácsában a vasatomok nem olyan szorosan helyezkednek el, mint a γ-vaséban.

A vas legfontosabb ötvözete az acél, ami ötvözőként szenet és más ötvözőelemeket tartalmaz. Az ötvözők, de a szándék nélkül vasba került többi elem hatására is, az acél keményebbé, szilárdabbá – bizonyos határon túl pedig akár rideggé is – válik.

A vas az elektromosságot és a hőt közepesen vezeti, és mágnesezhető. A vason kívül csak két másik fémes elem, a kobalt és a nikkel mágnesezhető.

[szerkesztés] Előállítása

Bővebben: Nyersvasgyártás

Bővebben: Acélgyártás

[szerkesztés] Története

A vasat valószínűleg az ókori Anatóliában vagy a Kaukázusban fedezték fel az i. e. II. évezredben, meteoritból származó vas felhasználásával. Az első vasszerszámot a a Kheopsz-piramisnál folytatott ásatásoknál találták. Annak, hogy fennmaradt, a sivatagi száraz klíma lehet a magyarázata. Arról nincs pontos tudásunk, hogy mikor és hogyan nyerték ki a vasat először vasércből. A felfedezést feltehetően egy tűzbe került vasérc darabon kialakuló változás megfigyelése indította el. Az első „kohók” széljárta helyeken kapart kis gödrök voltak, amiben faszénnel kevert vasércet izzítottak. A vasérc redukálódott, azaz oxigéntartalma eltávozott, visszamaradt a vas, amiről a salakot kovácsolással el lehetett távolítani, az acélszerű terméket pedig fel lehetett használni.

[szerkesztés] Lásd még

A vas vegyületei

Vas

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából.

Tartalomjegyzék

[szerkesztés] Tulajdonságai

[szerkesztés] Reakciói

[szerkesztés] Kémiai tulajdonságai

[szerkesztés] Fizikai tulajdonságai

[szerkesztés] Előállítása

[szerkesztés] Története

[szerkesztés] Lásd még

Nézetek

Személyes eszközök

Keresés

Navigáció

Részvétel

Nyomtatás/exportálás

Eszközök

Más nyelveken