რკინა...

     რკინა
ისტორია და ბუნებაში გავრცელება:რკინა  ქიმიური ელემენტია, რომლის სიმბოლოა Fe (ლათ: Ferrum). მისი ატომური ნომერია 26. იგი წარმოადგენს პირველი გარდამავალი სერიის მეტალს. ერთ ერთი ყველაზე გავრცელებული ლითონია დედამიწის ქერქში ჭედადი მოვერცხლისფრო-თეთრი ფერის ლითონია.ბუნებაში რკინა ძალიან იშვიათად გვხვდება სუფთა სახით, ყველაზე ხშირად ის გვხვდება რკინა-ნიკელის მეტეორიტების შემადგენლობაში. რკინის გავრცობადობა დედამიწის ქერქში შეადგენს – 4.65 % (მე-4 ადგილზეა O, Si, Al-ის შემდეგ). ასევე ითვლება, რომ უმეტესწილად რკინისაგან შედგება დედამიწის ბირთვი.
რკინა ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული და უძველესი დროიდან ცნობილი ელემენტია. ე.წ. ”რკინის საუკუნეს” მიაწერენ ძველი წელთაღრიცხვის პირველ საუკუნეს. რკინა გავრცელების მიხედვით დედამიწის ქერქის შემადგენელი მეოთხე ელემენტია. რკინა წარმოიქმნება დიდი მასის ვარსკვლავებზე ვარსკვლავური აფეთქების შედეგად. იგი მდგრადი ელემენტია, რადგანაც მისი წარმოქმნის ბირთვული დაშლის რეაქცია არის ბოლო რეაქცია, რომელიც ეგზოთერმულია.
რკინის გამოყენება ეფუძვნება მის სტრუქტურულ მდგრადობას. სუფთა რკინა რბილია (ალუმინზე რბილიც), მაგრამ მასალა შესამჩნევად მაგრდება მცირე რაოდენობით ნახშირბადის დამატების დროს.ასეთია მაგალითად ფოლადი, რომელიც 1000-ჯერ უფრო მაგარია სუფთა რკინაზე. რკინის გადნობას ახდენენ ბრძმედებში, სადაც მადანი აღდგება რკინამდე.
ელემენტური რკინა რეაქციისუნარიანია. იგი ჰაერზე იჟანგება რკინის ოქსიდამდე, რომელიც ცნობილია, როგორც რკინის ჟანგი. ბევრი მეტალისაგან განსხვავებით, რომლებიც ჰაერზე წარმოქმნიან პასიური ოქსიდის ფენას, რკინის ოქსიდს უფრო დიდი მოცულობა გააჩნია, ვიდრე თვით რკინას და ამგვარად რკინის ოქსიდი იშლება ფენებად და ტოვებს ახალ ზედაპირს შემდგომი კოროზიისათვის.

ფიზიკური თვისებები

რკინის მეტერიტი, რომელსაც იგივე შედგენილობა აქვს , რაც დედამიწის ქერში არსებულს

ჩვეულებრივ, რკინას უწოდებენ მის შენადნობებს რომლებშიც, მინარევების შემცველობა ძლიერ მცირეა (0,8 %-მდე) და ინარჩუნებენ წმინდა ლითონის პლასტიკურობას და სირბილეს. მაგრამ პრაქტიკაში უფრო ხშირად გამოიყენება რკინისა და ნახშირბადის შენადნობები: ფოლადი (წონის 2.14%-დე ნახშირბადი) და თუჯი (წონის 2.14 – 4.1 % ნახშირბადით). როგორც წესი ფოლადს აუმჯობესებენ მალეგირებელი ელემენტებით (ქრომი, მანგანუმი, ნიკელი, და სხვა) - ლეგირებული ფოლადი. რკინისა და მისი შენადნობების სპეციფიკური თვისებების ერთობლიობის გამო ადამიანისათვის რკინა არის «№ 1 ლითონი».
რკინა – ტიპიური ლითონია, თავისუფალ მდგომარეობაში – მოვერცხლისფრო-თეთრი ფერისა რუხი ელფერით. სუფთა ლითონი პლასტიკურია, სხვადასხვა მინარევები (კერძოდ – ნახშირბადი) ზრდიან მის სიმაგრეს და სიმყიფეს. ხშირად გამოყოფენ ეგრეთ წოდებულ «რკინის ტრიადას» – სამი ლითონის ჯგუფს (რკინა Fe, კობალტი Co, ნიკელი Ni), რომლებიც ფლობენ მსგავსი ფიზიკური თვისებებით, ატომის რადიუსით და ელექტროუარყოფითობის მნიშვნელობით.

გავრცელება

რკინა წარმოადგენს სამყაროში გავრცელებით მეექვსე ელემენტს. იგი წარმოიქმნება მასიურ ვარსკვლავებზე, როგორც ნუკლეობირთვული სინთეზის საბოლოო პროდუქტი. დედამიწის ქერქში შემცველობით იგი წარმოადგენს მეოთხე ელემენტს (მეორე ლითონია ალუმინის შემდეგ). თვითნაბადი რკინა გვხვდება მეტეორიტებში ნიკელთან შენადნობის სახით. დედამიწის ზედაპირზე მეტალური რკინა სუფთა სახით თითქმის არ გვხვდება, რადგანაც იგი ჰაერზე იჟანგება, მის ოქსიდებს შეიცავს საბადოები. რკინა დედამიწის ქერქში ძირითადად გვხვდება მინერალების - ჰემატიტის (წითელი რკინა ქვა - Fe2O3) და მაგნეტიტის (მაგნიტური რკინა ქვა - Fe3O4) სახით, ასევე გავრცელებულია დოლომიტი (მურა რკინა ქვა) - 2Fe2O3 × 3H2O, სიდერიტი (რკინის შპატი) FeCO3, პირიტი (რკინის კოლჩედანი) FeS2. ზოგიერთი მინერალური წყალი Fe(II) იონებს შეიცავს სულფატისა და ჰიდროკარბონატის სახით. რკინა შედის მცენარეთა და ცხოველთა ორგანიზმის შემადგენლობაში. მას შეიცავს ჰემოგლობინი, რომელსაც ჟანგბადი ფილტვებიდან გადააქვს ქსოვილებში (სისხლის წითელი ფერი განპირობებულია რკინის შემცველი პროტეინის - ჰემოგლობინის შემცველობით).

ქიმიური თვისებები

რკინა ამჟღავნებს ჟანგვით რიცხვს -2-დან +6-მდე. იგი ძირითადად წარმოქმნის ნაერთებს ჟანგვითი რიცხვით +2 და +3. უმეტესად გვხვდება რკინა (II) და რკინა (III) ნაერთები, აგრეთვე გვხვდება ნაერთი უმაღლესი ჟანგვითი რიცხვით - ფერატები (K2FeO4), მასში რკინის ჟანგვითი რიცხვია +6. რკინა(IV) გვხვდება ბევრ ბიოქიმიურ ჟანგვით რეაქციებში. მეტალორგანული ნაერთები შეიცავს რკინას ფაორმალური ჟანგვითი რიცხვით +1, 0, -1 ან -2. ბევრი ნაერთი არსებობს აგრეთვე შერეული ვალენტობით, რომლებიც შეიცავენ რკინა (II) და რკინა (III) ცენტრებს, მაგალითად მაგნეტიტი და რკინის ლაჟვარდი (ბერლინის ლაჟვარდი) – Fe4[Fe(CN)6]3. ეს უკანასკნელი გამოიყენება, როგორც ტრადიციული ”ლურჯი” - ლურჯ საღებრებში, მელნის წარმოებაში, აბრეშუმის და შპალერის შესაღებად და სხვა.

მიღება

რკინა მიიღება ოქსიდებიდან ნახშირბადის (II) ოქსიდით, კოკსით, წყალბადით ან ალუმინით მისი აღდგენისას.
სუფთა რკინა მიიღება პენტაკარბონილის თერმული დაშლით
სამრეწველო მეთოდით რკინას იღებენ არა თავისუფალი, არამედ შენადნობების (თუჯის , ფოლადის) სახით.

გამოყენება

პრაქტიკაში იყენებენ არა სუფთა რკინას, არამედ მის შენადნობებს ნახშირბადთან თუჯისა და ფოლადის სახით. თუჯი მყიფეა, ფოლადი კი ჭედადი. იგი შეიძლება გაიგლინოს, გაიწელოს დაიტვიფროს. მათი განსხვავებული მექანიკური თვისებები განპირობებულია ნახშირბადის განსხვავებული შემცველობით. განასხვავებენ თეთრ და ნაცრისფერ თუჯს, თეთრი თუჯი ნახშირბადს შეიცავს რკინის კარბიდის - ცემენტიტის სახით (Fe3C) სახით. იგი ხასიათდება დიდი სიმტკიცით, მაგრამ მყიფეა, ამიტომ მისი პრაქტიკული გამოყენება შეზღუდულია და ძირითადად ფოლადად გადაამუშავებენ. ნაცრისფერი თუჯი ნახშირბადს შეიცავს გრაფიტის ფირფიტების სახით, დარტყმისას თუჯი ფირფიტების გასწვრივ იმსხვრევა ნატეხებად. გამლღვალი თუჯი გაცივებისას ფართოვდება. იგი გამოიყენება სხვადასხვა დეტალების - მანქანების სადგარების, მილების, მხატვრულ ნაკეთობათა ჩამოსასხმელად. დიდი სიმტკიცის თუჯს ღებულობენ თხევად თუჯზე ზოგიერთი ლითონის, მაგალითად მანგანუმის დამატებით, რის შედეგადაც გამყარებისას გრაფიტი გამოიყოფა არა ფირფიტების არამედ სფეროსებური ჩანართების სახით. ამის გამო იზრდება სიმტკიცე, მცირდება სიმყიფე. მისგან ამზადებენ დიდი სიმტკიცის დეტალებს - გემების ძრავების ლილვებს, ვენტილებს, ტუმბოებს და სხვა.