[Править]Химические свойства [править]Характерные степени окисления

Степень окисления	Оксид	Гидроксид	Характер	Примечания
+2	FeO	Fe(OH)2	Слабоосновный
+3	Fe2O3	Fe(OH)3	Очень слабое основание, иногда - амфотерный
+6	Не получен	<H2FeO4>*	Кислотный	Сильный окислитель

• Кислота в свободном виде не существует — получены только её соли.

Диаграмма Пурбе для Fe-H₂O

Для железа характерны степени окисления железа — +2 и +3.

Степени окисления +2 соответствует чёрный оксид FeO и зелёный гидроксид Fe(OH)₂. Они имеют основный характер. В солях Fe(+2) присутствует в виде катиона. Fe(+2) — слабый восстановитель.

Степени окисления +3 соответствуют красно-коричневый оксид Fe₂O₃ и коричневый гидроксид Fe(OH)₃. Они носят амфотерный характер, хотя и кислотные, и основные свойства у них выражены слабо. Так, ионы Fe³⁺ нацело гидролизуются даже в кислой среде. Fe(OH)₃ растворяется (и то не полностью), только в концентрированных щелочах. Fe₂O₃ реагирует со щелочами только при сплавлении, давая ферриты (формальные соли кислоты несуществующей в свободном виде кислоты HFeO₂):

Железо (+3) чаще всего проявляет слабые окислительные свойства.

Степени окисления +2 и +3 легко переходят между собой при изменении окислительно-восстановительных условий.

Кроме того, существует оксид Fe₃O₄, формальная степень окисления железа в котором +8/3. Однако этот оксид можно также рассматривать как феррит железа (II) Fe⁺²(Fe⁺³O₂)₂.

Также существует степень окисления +6. Соответствующего оксида и гидроксида в свободном виде не существует, но получены соли — ферраты (например, K₂FeO₄). Железо (+6) находится в них в виде аниона. Ферраты являются сильными окислителями.

[Править]Свойства простого вещества

При хранении на воздухе при температуре до 200 °C железо постепенно покрывается плотной плёнкой оксида, пр

27. Железо и сплавы на его основе

Чистое железо плавится при температуре 1539С. При охлаждении расплава ниже этих температур, железо затвердевает, формируя кристаллическую решётку объемно-центрированного куба (ОЦК), которая сохраняется до 1392С. В температурной области от 1392C до 919С устойчивой кристаллической формой железа становится гранецентрированная кубическая решётка (ГЦК). При температуре 1392С обе формы кристаллов железа находятся в равновесии и могут присутствовать одновременно. Такая же картина наблюдается и при 911С. Устойчивой кристаллической решёткой вновь становится решётка ОЦК. Переход от одной устойчивой формы кристаллов к другой, как мы уже отмечали ранее, называется полиморфным превращением. Кристаллические решётки ОЦК и ГЦК железа имеют октаэдрические и тетраэдрические пустоты, в которых могут размещаться растворённые в железе атомы углерода и других элементов внедрения (B, N, H, O). Исследования показали, что атомы углерода в стали в основном располагаются в октаэдрических порах. Размещение атомов углерода в кристаллических решётках железа сопровождаются их деформацией. Поскольку при растворении углерода ГЦК решётка деформируется в существенно меньшей степени, то и растворимость углерода в ГЦК решётке, примерно в сто раз выше его растворимости в ОЦК – железе. Раствор углерода в ОЦК – железе называют ферритом. Различают α, b и d– ферриты.  Раствор углерода в железе, имеющем ГЦК – решетку, называется аустенитом. Линия предельной растворимости углерода в аустените при различных температурах соответствует линии SE на диаграмме. При 1147С достигается максимальная растворимость углерода в аустените, равная 2,14 %. Минимальная растворимость углерода в аустените наблюдается при температуре 727С и составляет 0,83%. При температуре ниже 727С аустенит неустойчив и о равновесной растворимости в нём углерода говорить не приходится. Из рассмотрения диаграммы железо-углерод следует, что температуры полиморфных превращений железа заметно смещаются при растворении в нём углерода. При добавлении других компонентов также имеет место изменение температур превращений. Но следует отметить, что в сплавах полиморфные и фазовые превращения осуществляются в интервале температур, а в чистых металлах – при определенных температурах.