Raud

See artikkel käsitleb metalli rauda. Tööriista, mida nimetatakse triikrauaks, vt triikimine.

Raud on keemiline element ja metall. See on teine kõige levinum metall Maal ja kõige laialdasemalt kasutatav metall. See moodustab suure osa Maa tuumast ja on neljas kõige levinum element maakoores.

Metalli kasutatakse palju, sest see on tugev ja odav. Raud on peamine koostisosa, mida kasutatakse terase valmistamiseks. Toorraud on magnetiline (tõmbab ligi magnetid) ja selle ühend magnetiit on püsivalt magnetiline.

Mõnes piirkonnas on rauda kasutatud umbes 1200 eKr. Seda sündmust peetakse üleminekuks pronksiajastult rauaajastule.

Tükk rauda

Omadused

Füüsikalised omadused

Raud on hall, hõbedane metall. See on magnetiline, kuigi raua eri allotroopidel on erinevad magnetilised omadused. Rauda on lihtne leida, kaevandada ja sulatada, mistõttu on see nii kasulik. Puhas raud on pehme ja väga plastne.

Keemilised omadused

Raud on reaktiivne. See reageerib enamiku hapetega, näiteks väävelhappega. Väävelhappega reageerides tekib raudsulfaat. Seda reaktsiooni väävelhappega kasutatakse metalli puhastamiseks.

Raua reageerib õhu ja veega, et tekitada roostet. Kui rooste koorub maha, paljastub rohkem rauda, mis võimaldab rohkem rauda roostetada. Lõpuks roostetab kogu rauatükk ära. Teised metallid, nagu alumiinium, ei roosteta ära. Raua saab legeerida kroomiga, et saada roostevaba teras, mis enamikus tingimustes ei roosteta.

Rauapulber võib reageerida väävliga, moodustades raud(II)sulfiidi, mis on kõva must tahke aine. Raud reageerib ka halogeenidega, et saada raud(III)halogeniide, näiteks raud(III)kloriidi. Raud reageerib vesinikkloriidhapetega, moodustades raud(II)halogeniide, nagu raud(II)kloriid.

Keemilised ühendid

Raud moodustab teiste elementidega keemilisi ühendeid. Tavaliselt oksüdeerib teine element rauda. Mõnikord võetakse kaks elektroni ja mõnikord kolm. Ühendid, kus raualt on võetud kaks elektroni, nimetatakse raudühenditeks. Ühendid, kus raualt on võetud kolm elektroni, nimetatakse raudühenditeks. Raudmetalliühendid on raua oksüdatsiooniastmes +2. Ferriühendite puhul on raud +3 oksüdatsiooniastmes. Raudühendid võivad olla mustad, pruunid, kollased, rohelised või lillad.

Raudühendid on nõrgad redutseerijad. Paljud neist on rohelised või sinised. Kõige tavalisem raudühend on raudsulfaat.

Raudühendid on oksüdeerivad ained. Paljud neist on pruunid. Kõige tavalisem raudühend on raudoksiid, mis on sama mis rooste. Üks põhjus, miks raud roostetab, on see, et raudoksiid on oksüdeeriv aine. See oksüdeerib rauda, roostetades seda isegi värvi all. Sellepärast, kui värvil on väike kriimustus, võib kogu asi roostetada.

Raud(II)-ühendid

+2 oksüdatsiooniastmes olevad ühendid on nõrgad redutseerijad. Nad on tavaliselt heledat värvi. Nad reageerivad hapnikuga õhus. Neid nimetatakse ka raudühenditeks.

Raud(II)-sulfiid, läikiv kemikaal, mis reageerib hapetega, vabastades vesiniksulfiidi, mida leidub maapõues
Raud(II)-sulfaat, sinakasroheline kristalliline kemikaal, mis saadakse väävelhappe ja terase reageerimisel, mida kasutatakse selliste mürkide nagu kromaat vähendamiseks betoonis.
Raud(II)kloriid, kahvaturoheline kristalliline kemikaal, mida saadakse soolhappe ja terase reageerimisel.
Raud(II)hüdroksiid, tumeroheline pulber, mis saadakse vee elektroliseerimisel raua anoodiga, reageerib hapnikuga ja muutub pruuniks.
Raud(II)oksiid, must, tuleohtlik, haruldane

Segatud oksüdatsiooniaste

Need ühendid on haruldased; ainult üks on tavaline. Neid leidub maapõues.

Raud(II,III)oksiid, must mineraal, mida kasutatakse rauamaagina, sisaldab rauda +2 ja +3 oksüdatsiooniastmes.

Raud(III)-ühendid

+3 oksüdatsiooniastmes olevad ühendid on tavaliselt pruunid. Nad on oksüdeerivad ained. Nad on söövitavad. Neid nimetatakse ka raudühenditeks.

Raud(III)oksiid, rooste, punakaspruun, lahustub happes
Raud(III)kloriid, mürgine ja söövitav, lahustub vees, moodustades tumepruuni happelise lahuse. Valmistatakse raua reageerimisel soolhappe ja oksüdeeriva ainega.
Raud(III)nitraat, helelilla, söövitav, kasutatakse söövitamisel.
Raud(III)-sulfaat, haruldane, helepruun, lahustub vees. Valmistatakse raua reageerimisel väävelhappe ja oksüdeeriva ainega.

Raud(II)oksiid

Raud(II)-sulfaat

Raud(III)kloriid

Kus leidub rauda

Universumis on palju rauda, sest see on suurte tähtede tuumareaktsioonide lõpp-punkt. See on viimane element, mis tekib enne seda, kui supernoova vägivaldne kollaps rauda kosmosesse laiali pillutab.

See metall on Maa tuuma peamine koostisosa. Pinna lähedal leidub see raud- või raudühendina. Mõned meteoriidid sisaldavad rauda haruldaste mineraalide kujul. Tavaliselt leidub rauda maapinnal hematiitmaakidena, millest suur osa on tekkinud Suure Hapnikuürituse käigus. Raua saab maagist eraldada kõrgahjus. Osa rauast leidub magnetiidi kujul.

Lihas on raudühendeid. Raud on oluline osa punaste vereliblede hemoglobiinist.

Raua valmistamine

Raua valmistatakse suurtes tehastes, mida nimetatakse rauatehasteks, vähendades hematiiti süsiniku (koksi) abil. See toimub suurtes mahutites, mida nimetatakse kõrgahjudeks. Kõrgahi täidetakse rauamaagi, koksi ja lubjakiviga. Sinna puhutakse väga kuuma õhku, mis paneb koksi põlema. Äärmiselt suur kuumus paneb süsiniku reageerima rauamaagiga, eemaldades raudoksiididest hapniku ja tekitades süsihappegaasi. Süsihappegaas on gaasiline ja see väljub segust. Koos rauaga on ka veidi liiva. Lubjakivi, mis koosneb kaltsiumkarbonaadist, muutub kaltsiumoksiidiks ja süsinikdioksiidiks, kui lubjakivi on väga kuum. Kaltsiumoksiid reageerib liivaga, moodustades vedeliku, mida nimetatakse räbu. Räbu tühjendatakse, jättes alles ainult raua. Reaktsioonist jääb puhas vedel raud kõrgahju, kus seda saab pärast jahutamist vormida ja kõvendada. Peaaegu kõik rauatehased on tänapäeval osa terasetehastest ja peaaegu kogu rauast tehakse terast.

Raua töötamiseks on palju võimalusi. Raua saab kõvendada, kuumutades metallitükki ja piserdades seda külma vette. Seda saab pehmendada, kuumutades seda ja lastes sellel aeglaselt jahtuda. Samuti saab seda tampida raske pressiga. Seda saab tõmmata traatideks. Seda saab valtsida, et valmistada lehtmetalli.

Ameerika Ühendriikides võeti suur osa rauast Minnesotas maapõuest ja saadeti seejärel laevaga Indianasse ja Michigani, kus sellest valmistati terast.

Kõrgahi

Kasutab

Metallina

Raua kasutatakse rohkem kui mis tahes muud metalli. See on tugev ja odav. Seda kasutatakse hoonete, sildade, naelte, kruvide, torude, talade ja tornide valmistamiseks.

Raud ei ole väga reaktiivne, seega on seda lihtne ja odav kaevandada maagidest. Kui sellest on valmistatud teras, on see väga tugev ja seda kasutatakse betooni tugevdamiseks.

On olemas erinevaid rauatüüpe. Valuraua on raud, mis on valmistatud eespool artiklis kirjeldatud viisil. See on kõva ja rabe. Seda kasutatakse näiteks vihmaveekanalisatsiooni kaante, kaevukaante ja mootoriplokkide (mootori põhiosa) valmistamiseks.

Teras on kõige levinum rauavorm. Terast on mitmel kujul. Kergteras on vähese süsinikusisaldusega teras. See on pehme ja kergesti painutav, kuid ei pragune kergesti. Seda kasutatakse naelte ja traatide valmistamiseks. Süsinikteras on kõvem, kuid hapram. Seda kasutatakse tööriistades.

On olemas ka muud tüüpi teras. Roostevaba teras on kroomisisalduse tõttu roostekindel ja nikkel-rauasulamid võivad jääda tugevaks ka kõrgetel temperatuuridel. Muud terased võivad olla väga kõvad, sõltuvalt lisatud sulamitest.

Sepistatud rauda on lihtne vormida ja kasutada tarade ja kettide valmistamiseks.

Väga puhas raud on pehme ja võib kergesti roostetada (oksüdeeruda). Samuti on see üsna reaktiivne.

Nagu ühendid

Raudühendeid kasutatakse mitmete asjade jaoks. Raud(II)kloriidi kasutatakse vee puhastamiseks. Kasutatakse ka raud(III)kloriidi. Raud(II)-sulfaati kasutatakse kromaatide vähendamiseks tsemendis. Mõnda rauaühendit kasutatakse vitamiinides.

Rauast valmistatud sild

Toitumine

Rauapuudus on kõige levinum toitumispuudus maailmas.

Meie keha vajab rauda, et aidata hapnikul jõuda meie lihastesse, sest see on mõnede meie keha oluliste makromolekulide, näiteks hemoglobiini keskmes, mis panevad selle paremini tööle. Paljudes teraviljades on lisatud rauda (element metallist rauda). Seda lisatakse teraviljale tillukeste metallitükikestena. Mõnikord on võimalik neid killukesi isegi näha, kui võtta väga tugev magnet ja panna see karpi. Magnet tõmbab neid rauatükke ligi. Nende väikeste metallilaastude söömine ei ole meie organismile kahjulik.

Raud on organismile kõige paremini kättesaadav, kui see on lisatud aminohapetele - sellisel kujul on raud kümme kuni viisteist korda paremini seeditav kui elemendina. Raua leidub ka lihas, näiteks pihvis. Toidulisanditest saadav raud on keemilise aine, näiteks raud(II)-sulfaadi kujul, mis on odav ja imendub hästi. Keha ei võta rohkem rauda, kui ta vajab, ja tavaliselt vajab ta seda väga vähe. Punastes vererakkudes sisalduv raud võetakse ringlusse süsteemi abil, mis lagundab vanu rakke. Tõsisem võib olla verekaotus vigastuse või parasiitidega nakatumise tõttu.

Toksilisus

Raud on mürgine, kui seda võetakse organismi suurtes kogustes. Kui võetakse liiga palju rauapille, haigestuvad inimesed (eriti lapsed). Samuti on olemas geneetiline häire, mis kahjustab rauasisalduse reguleerimist organismis.

On olemas kemikaale, mis seovad rauda, mida arstid võivad välja kirjutada.

Seotud leheküljed

Küsimused ja vastused

K: Millest see artikkel räägib?

V: See artikkel räägib rauast, metallist.

K: Mis on raud?

V: Raud on keemiline element ja metall.

K: Miks kasutatakse rauda nii palju?

V: Raua kasutatakse palju, sest see on tugev ja odav.

K: Mis on peamine koostisosa, mida kasutatakse terase valmistamiseks?

V: Peamine koostisosa, mida kasutatakse terase valmistamiseks, on raud.

K: Kas toorraud on magnetiline?

V: Jah, toorteraud on magnetiline ja tõmbab ligi magnetid.

K: Mis on magnetiit?

V: Magnetiit on raua ühend, mis on püsivalt magnetiline.

K: Millal kasutati rauda esimest korda?

V: Raua kasutati esimest korda umbes 1200 eKr, mida peetakse üleminekuks pronksiajastust rauaaega.