Metāli metālisku elementu veidotās vienkāršās vielas. Metāli relatīvi labi vada siltumu un elektrību. Metālu sakausējumi ir nozīmīgi konstrukciju materiāli. Ķīmiskajos savienojumos metāliem var būt tikai pozitīvas vērtības, atšķirībā no nemetāliem, kam var būt arī negatīvas vērtības. Lielākā daļa metālu brīvā veidā nav stabili un oksidējas (korodē), veidojot stabilākus savienojumus. Metāliem parsti tiek pievienoti citi metāli lai uzlabotu to izturību un citas īpašības. Ja metālu pakļauj lielai fiziskai slodzei, tam ir vērojamas īpašības, respektīvi, ja tas ir ciets, tas salūzt (tērauds), ja mīksts( svins, alumīnijs), tad tas locās, deformējas.
1. Dzelzs (Fe)
• Atrašanās vieta dabā
Dzelzs tīrradņi, kas izveidojušies, magmai atdziestot, sastopami reti (Grenlandē, Francijā, Vācijā). Taču dzelzs pēc elementu izplatības Zemes garozā ieņem 4. vietu ( aiz skābekļa, silīcija, un alumīnija), jo tā veido daudzus minerālus un iežus. Svarīgākie no tiem ir magnetīts (magnētiskā dzelzsrūda), hematīts (sarkanā dzelzsrūda),limonīts (brūnā dzelzsrūda), siderīts (dzelzs špats), pirīts (dzelzs kolčedāns), arsenopirīts (arsēna kolčedāns). Dzelzi satur arī parastais māls.
Bagātākās dzelzsrūdu atradnes Urālos (Magņitogorska), Ukrainā Krivojrogas baseinā, Kerečas pussalā, Kurskas rajonā, Zviedrijā, Norvēģijā, francijā, Polijā, Austrijā, kā arī Ziemeļāfrikā (Atlasa kalnos), ASV (Augšezera rajonā.
Uzskata, ka Zemes kodolā dzelzs masas daļa ir 90% (10% Ni un Co).
Dzelzij ir liela nozīme dzīvajā dabā. Pieauguša cilvēka organisms satur 4-5 g fe, ap 70% no tās ietilpst hemoglobīnā, kas pārnes skābekli no elpošanas orgāniem uz audiem. Augos dzelzs piedalās hlorofila veidošanā procesā.
• Iegūšana
Tīru dzelzi iegūst vai no dzelzs sāļu ūdens šķīdumu elektrolīzes procesā, vai termiski sadalot dzelzs pentakarbonilu. Rūpniecībā dzelzi iegūst galvenokārt dažādu dzelzs un oglekļa sakausējumu – čuguna un tērauda veidā, reducējot bagātināto dzelzsrūdu dzelzs oksīdus ar koksa oglekli, resp., ar oglekļa oksīdu vai metānu.
• Īpašības
Dzelzs ir sudrabbalts, plastisks, viegli kaļams un velmējams metāls. Tīra dzelzs ir mīkstāka par zeltu un sudrabu, bet cietāka par alumīniju. Dzelzs fizikālās un mehāniskās īpašības būtiski ietekmē dažadi piemaisījumi. Tā, piemēram, čuguns, kurā oglekļa un dažādu citu piemaisījumu masas daļa ir 1,7 – 6,67 % parastajos apstākļos nav kaļams.
Dzelzij piemīt magnētiskas īpašības.
Dzelzs ir vidēji aktīvs metāls, taču ķīmiski tīra, kompakta dzelzs parastajos apstākļos ir izturīgs pret sausa gaisa un tīra ūdens iedarbību. Dzelzs, kas satur nedaudz piemaisījumu, gaisā oglekļa dioksītu, ogļskābo gāzi un ūdeņradi. Irdenās rūsas kārtiņa dzelzi neaizsargā no tālākās gaisa iedarbības. Sausā gaisā un jo sevišķi paaugstinātā temperatūrā (apmēram 500 grādi) uz dzelzs virsmas veidojās dzelzs oksīda aizsargslānis, kas metālu tomēr nedaudz pasargā no apkārtējās vides iedarbības.
Svaigs dzelzs pulveris ir pirofors. Laboratorijā piroforo dzelzi ērti iegūt, karsējot dzelzs oksalāta kristālhidrātu termoizturīgā mēģenē. Ja piroforo dzelzs pulveri izkaisa gaisā, tas reaģē ar skābekli, veidojot kvēlojošu dzirksteļu spietu.
Sakarsēta kompakta dzelzs gaisā oksidējās pakāpeniski, veidojot melnas dzelzs oksīda plāksnītes. Tīrā skābeklī dzelzs stieple dzirksteļojot sadeg. Paaugstinātā temperatūrā dzelzs reaģē ar visiem nemetāliem, veidojot dažāda sastāva binārus savienojumus. Dzelzs savienojumi ar sēru un fosforu negatīvi ietekmē tērauda un citu sakausējumu īpašības.
Parastos apstākļos dzelzs reaģē ar atšķaidītām skābēm, veidojot dzelzs sāļus. Saskaņā ar metālu elektroķīmisko spriegumu rindu dzelzs aizvieto mazāk aktīvus metālus to sāļu šķidrumos. Sakarsēta līdz sarkankvēlei, dzelzs reaģē ar ūdens tvaiku. Ar sārmiem dzelzs neareaģē.
…
