Jaksollinen järjestelmä›Alkuaineet›Rauta

Alkuaine · viitesivu

26Fe

Rauta

Rauta on järjestysluvun 26 alkuaine (Fe). Se sijaitsee jaksossa 4, ryhmässä 8 ja d-lohkossa. Huoneenlämmössä vertailuolomuoto on kiinteä. Elektronikonfiguraatio on [Ar] 3d6 4s2.

Järjestysluku26

Standardiatomipaino55.845(2)

Ryhmä8

Jakso4

Lohkod

Elektronikonfiguraatio[Ar] 3d6 4s2

Elektronirakenne

Mikä ohjaa kemiallista käyttäytymistä

Siirtymämetalleilla s- ja d-elektronien energiat ovat lähellä toisiaan. Tämä mahdollistaa useita hapetuslukuja sekä suuren vaihtelun sidoksissa, koordinaatiokemiassa ja materiaalien ominaisuuksissa.

Tämän atomin elektronikonfiguraatio on [Ar] 3d6 4s2. Valenssielektronien määrä ja energia määräävät, miten atomi sitoutuu ja millaisia ionisia tai kovalenttisia rakenteita se voi muodostaa.

Kemialliset muodot

Yhdisteet, ionit ja materiaalit

Rauta esiintyy metallina ja seoksissa sekä oksideissa, sulfideissa, halogenideissa ja koordinaatioyhdisteissä. Hapetusluvut +2 ja +3 ovat erityisen tärkeitä mineraaleissa, materiaaleissa ja biologisissa järjestelmissä.

Fysikaalinen käyttäytyminen

Olomuoto ja faasimuutokset

Huoneenlämmössä vertailuolomuoto on kiinteä. Ilmoitettu tiheys on 7.874 g/cm³. Sulamispiste on 1 811 K (1 538 °C). Kiehumispiste on 3 134 K (2 861 °C). Paine, puhtaus ja kiderakenne voivat vaikuttaa mitattuihin fysikaalisiin ominaisuuksiin.

Esiintyminen ja käyttö

Missä alkuainetta esiintyy ja käytetään

Käytännössä rauta liittyy erityisesti seuraaviin yhteyksiin: metallurgia ja teräs, rakentaminen ja biologia.

Käytännössä

Konkreettisia käyttökohteita

Metallurgia ja teräs

Rauta on useimpien terästen perusta. Hiilen ja seosaineiden määrä sekä lämpökäsittely muuttavat lujuutta, sitkeyttä ja korroosionkestävyyttä.

Rakentaminen

Yksi käytännön yhteys on rakentaminen. Alkuaineen tarkka rooli riippuu käytetystä kemiallisesta muodosta, seoksesta, materiaalista tai isotoopista.

Biologia

Rauta sitoo ja siirtää elektroneja sekä happea monissa biologisissa proteiineissa. Sen kemiallinen ympäristö säätelee, milloin Fe²⁺- ja Fe³⁺-muodot ovat käytettävissä.

Paikka jaksollisessa järjestelmässä

Mitä naapurialkuaineet kertovat

Rauta sijaitsee jaksossa 4 ja ryhmässä 8. Todelliset naapurialkuaineet auttavat vertaamaan atomikokoa, ionisaatioenergiaa, elektronirakennetta ja sidostapoja jaksollisen järjestelmän sisällä. Tässä lähialueessa näkyvät esimerkiksi Mangaani, Koboltti, Teknetium, Rutenium.

Viitearvot

Fysikaaliset ja atomitason ominaisuudet

Luokitussiirtymämetalli

Olomuoto huoneenlämmössäkiinteä

Elektronikuoret2 · 8 · 14 · 2

Tiheys7.874 g/cm³

Sulamispiste1 811 K (1 538 °C)

Kiehumispiste3 134 K (2 861 °C)

Paulingin elektronegatiivisuus1.83

Ensimmäinen ionisaatioenergia762.5 kJ/mol

Elektroniaffiniteetti14.79 kJ/mol

Arvot kuvaavat alkuainetta tai neutraalia atomia silloin, kun se on tarkoituksenmukaista. Fysikaaliset arvot voivat riippua allotroopista, paineesta ja mittausolosuhteista.

Historia

Löytäminen ja tunnistaminen

Rauta tai sitä sisältävät materiaalit tunnettiin jo antiikin aikana, kauan ennen modernia atomiteoriaa. Alkuaineen kemiallinen tunnistaminen ja myöhempi määrittely järjestysluvulla 26 ovat eri vaiheita historiassa.

Isotoopit ja atomipaino

Miten isotooppikoostumus vaikuttaa lukuihin

Standardiatomipaino on 55.845(2). Se kuvaa luonnollisen maanpäällisen aineen isotooppikoostumuksen painotettua keskiarvoa, ei yhden tietyn atomin massaa.

Tällä alkuaineella on vähintään yksi pysyvä isotooppi. Isotoopeilla on sama protonien määrä mutta eri neutronien määrä, joten ne ovat sama alkuaine mutta niiden atomimassat eroavat.

Turvallisuus

Käsittely ja altistuminen

Turvallisuus riippuu kemiallisesta muodosta, annoksesta ja altistusreitistä. Puhdas alkuaine, ionit ja yhdisteet voivat vaikuttaa elimistöön ja ympäristöön hyvin eri tavoin, joten käytettävän aineen omat turvallisuustiedot on tarkistettava.