Demir (Fe); periyodik sistemin 5. periyot 8B grubunda bulunup 26 atom numarasına sahip, metalik gri renginde metal elementtir. Dünya yüzeyinde en yaygın dördüncü mineral olup yer kabuğunda en çok bulunan elementtir. Yer kürenin merkezindeki sıvı çekirdeğin de tek bir demir kristali olduğu tahmin edilmektedir ancak demir nikel alaşımı olma ihtimali daha yüksek görünmektedir. Ayrıca merkezde çok yüksek miktarda ve çok yoğun demir kütlesinin, dünyanın manyetik alanına da etki ettiği düşünülmektedir.
Yer kabuğunun yaklaşık %5’ini demir oluşturur. Doğada saf halde pek az rastlanır, genellikle oksijenli ve kükürtlü bileşikler halinde bulunur.
Demirin Özellikleri
- Erime Noktası: 1811 °K, 1538 °C
- Kaynama Noktası: 3134 °K, 2861 °C
- Elektron Dizilimi: [Ar] 3d6 4s2
Saf demir gümüş kadar parlak ve gri renkte, kolayca dövülebilen, işlenebilen, tel ve levha haline getirilebilen orta sertlikte bir metaldir. Isı ve elektrik akımını iyi iletir ancak bakıra göre iletkenliği düşüktür. Normal şartlarda oksitlenmezken nemli havalarda kolayca oksitlenir (paslanır). En belirgin özelliği bir manyetik alan veya elektrik akımı etkisiyle kolayca manyetiklenir. Bu özelliği kobalt ve nikel gibi diğer metallere göre çok üstündür. Karbon, kobalt ve nikel gibi maddeler ile alaşımı demirin manyetiklenme gücünü arttırır.
Demir çok aktif bir metaldir ve diğer aktif maddeler ile kolayca reaksiyona girer.
- Fe + S → FeS
- 2 Fe + 3 Cl2 → 2 FeCl3
Kızdırılan demir, oksijen içerisinde etrafa kıvılcımlar saçarak tepkimeye girer ve magnetit demir oksidi oluşturur.
- 3 Fe + 2 O2 → Fe3O4
Kızdırılan demir tozu üzerinden su buharı geçirilirse magnetit demir oksit meydana gelir ve yan ürün olarak hidrojen gazı açığa çıkar.
- 3Fe4 + H → FeO4 + 4H2
Normal sıcaklıklarda kuru hava demire etki etmez fakat nemli havalarda CO2(karbon dioksit)’in etkisiyle yüzeyden kolayca oksitlenir ve üzeri kırmızı demir oksitle kaplanır(paslanma).
- Fe + ½O2 +H2O + 2 CO2 → Fe(HCO3)2
Seyreltik asitler demire kolaylıkla etki eder ve tepkime sonucunda hidrojen gazı açığa çıkarır.
- Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
Yükseltgen asitlerle tepkimesinde demir + 3 değerliğe yükseltgenir.
- Fe4 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO+ 2H2O
Demir sıcak ve derişik H2SO4 de çözünür, SO2 gazı açığa çıkarır.
- 2Fe + 6H2S4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Demirin Kullanım Alanları
- Demir çelik sanayinin ana ham maddesidir.
- İnsan ve hayvanların yaşamının en önemli parçası olan hemoglobinin yapısında bulunur.
- Demir oksitleri boya endüstrisinde pigment olarak kullanılır.
- Karbon ve diğer metallerle alaşımları halinde inşaatlarda beton, kiriş ve yüzeyleri güçlendirmede kullanılır.
Dünya üzerindeki canlıların canlılığını devam ettirebilmesi için kuşkusuz gereklidir. Genellikle saf halde kullanılmaz çünkü saf halde gevrektir ve kolayca kırılır. Ancak demir, karbon ya da başka elementler ile karıştırılarak çelik gibi alaşımlar üretilir. Çelik demirden çok daha dayanıklı ve esnek bir cisimdir. Şaşırtıcı olmakla birlikte demirle karıştırılan % 0,2 kadar karbon bile, yoğun trafiği kaldırabilecek köprüler kurmaya elverişli çelik üretimi için yeterli olmaktadır.
Konuyla ilgili;
Kaynak ve ileri okuma;