Raud (0)

Raud 
 
Raud  asub  perioodilisusüteemis  VIII  B  rühmas  ja  4.  perioodis.  Normaaltingimustel  on  raud 
tahke aine, tihedusega 7,87 g/cm3. Raua sulamistemperatuur on  1539  kraadi. Raud on kõige 
levinum  element  Maa  koostises  ning  levimuselt  maakoores  teine   metall   alumiiniumi  järel. 
Raual on neli stabiilset isotoopi massiarvudega 54, 56, 57 ja 58.  
 
Aatommass on 55,847 amü, raua aatomi tuumas on 
26  prootonit  ja  56-26=30  neutronit,  elektronide 
koguarv   elektronkattes  on  võrdne  prootonite 
arvuga ehk 26. Raud on neljanda perioodi element, 
järelikult  asuvad  tema  elektronkatte  26  elektroni 
neljal elektronkihil  
Raua elektroniskeem on: 
Fe +26| 2) 8) 14) 2) 
Raud  on  keskmise  keemilise  aktiivsusega  metall. 
Raua aatomi väliskihil on kaks elektroni ja eelmise 
kihi välisel alakihil kuus elektroni. Selle alakihi  stabiilne olek on viis või kümme elektroni. 
Stabiilse oleku saavutamiseks loovutab raua  aatom  väliskihi kaks ja eelmise kihi ühe elektroni 
–  seega  kokku  kolm  elektroni  ja  muutub  raud  (III)   iooniks   (Fe3+).  Raud  (III)  ühendid  on 
kõige püsivamad. 
Raua oksuüdatsiooniaste ühendites: 
II – sel juhul loovutab raua aatom 2 elektroni väliskohi s-orbitaailt 
III-sel juhul loovutab raua aatom 2 elektroni väliskihi s-orbitaalilt ja 1 elektori 3d- orbitaalit.  
Eleketronvalemid:  
Fe: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 
Fe2+: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 
Fe3+: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 
Raual  võib  olla  nii  ruumkesendatud  kui  ka   tahkkesendatud   kristallvõre  (temperatuuril  912-
1394 kraadi). 
 
Kristallvõret iseloomustavad suurused: 
Võreperiood  ehk  lähimate  paralleelsete  aatomtasandite  vaheline  kaugus  on  0,287nm. 
Võrebaas (n) ehk aatomite arv, mis tuleb võreelemendi  kohta. Kuupvõre korral kuulub  tipus  
olev aatom 1/8 võreelemendile, aatom serval  1/4, aatom tahul 1/2, aatom võre sees tervenisti 
võreelemendile. 
Ruumkesendatud kuupvõre: n=2 (8*1/8+1=2) 
Tahkkesendatud kuupvõre: n=4 (8*1/8+6*1/2) 
Võre  koordinatsiooniarv  (k)-  võreelemendis  antud    aatomile  lähimal  ja  võrdsel  kaugusel 
olevate  aatomite  arv:  ruumkesendatud  kuupvõre  K8,  tahkkesendatud  kuupvõre    K12.  
Aatomi raadius (R): 
ruumkesendatud kuupvõre: 0,248nm 
tahkkesendatud kuupvõre : 0,203nm 
Võre  kompaktsusaste  ehk  ruumpakketihedus  (η)-  võreelemendi  kohta  tulevate  aatomite 
ruumala suhe võreelemendi ruumalasse: 
Ruumkesendatud kuupvõre: K8 0,68 
Tahkkesendatud kuupvõre: K12 0,74 
 
 
 
Peamised sulamid: malm , raud, teras 
 
Rauasulami  omadusi  mõjutab  oluliselt  süsinikusisaldus.  Rauasulamit,  milles  on  alla  2% 
süsinikku  ,  nimetatakse  teraseks,  kui  süsiniku  sisaldus  on  2-5%,  siis  on  tegemist  malmiga. 
Kõrvuti süsinikuga sisaldub terases ja  malmis  veel lisandina väävlit , räni, fosforit,  mangaani  
jt elemente.  Eriterased  ehk legeeritud terased sisaldavad lisandina mangaani, kroomi,  niklit  , 
molübdeeni,  volframit  jt   metalle .  Kroomilisand  (kuni  13%)  muudab  terase 
korrosioonikindlaks ja suurendab kõvadust, Mo ja W suurendavad terase kuumakindlust, Mn( 
kuni  14%)  tõstab  terase  kulumiskindlust,  Ni  suurendab  terase  sitkust  ja  vähendab 
soojuspaisumist,  sellepärast  valmistatakse  sellest  sulamist  mõõteriistade  osi,  Cr  ja  Ni  koos 
suurendavad terase kõvadust ja püsivust keemilistele mõjutustele. 
 
Malm,  raud  ja  teras  on   rauasulamid ,  milles  on   erineval   hulgal  süsinikku.  Kõige  enam  on 
süsinikku  malmis,  rauas  on  seda  kõige  vähem.  Kui  võrrelda  rauast  ahjuroopi,  terasnuga  ja 
malmkatelt, siis näib nagu nad oleks tehtud erinevatest materjalidest . 
Raudahjuroop: 
väljanägemiselt on ta inetu, karedavõitu, kaetud tumeda põletuskihiga. Teda võib painutada ja 
ta ise ei aja end sirgeks . Ta ei purune löögist, ta ei karda rasket tööd - pöörata puid või sütt. 
Terasnuga: 
ta on ilus, läikiv,  terav . Kui ta paindubki, siis ajab ta enda ka ise sirgeks, sest ta on elastne. 
Aga kui  painutada teda tugevamini,  siis ta murdub. Kui panna nuga ahjuroobi  asemel tööle, 
jääksid temast varsti vaid tükid järele. 
Malmkatel: 
ta on hall, peaaegu must temasse  segatud  süsinikust. Ta on  habras : kui lüüa teda haamriga, ta 
puruneb. 
Need kolm asja on valmistatud erineval viisil. 
Ahjuroop  taoti  hõõguvast  rauatükist.  Punaseks  kuumutatud  raud  muutub   pehmeks   ja 
järeleandlikuks - teda saab taguda ja anda talle haamrilöökidega soovitud kuju. 
Ka nuga taoti, kuid seejärel veel karastati: aeti punaseks ja pisteti külma vette. Sellest muutus 
teras veel kõvemaks. Malmi ei saa taguda. Suurest  kuumutamisest  muutub malm vedelaks ja 
sulab. Raud ja teras käituvad teisiti: enne, kui nad hakkavad sulama, muutuvad nad pehmeks. 
Malmkatel  pole  seega  taotud,  vaid  valatud:  sulamalm  kallati  vormi  ja  lasti  hanguda. 
 
Raua füüsikalised omadused. Puhas raud on keskmise kõvadusega hõbevalge metall. Raud on 
hea  elektri–  ja  soojusjuht.  Raud  on  mehaaniliselt  hästi  töödeldav  plastiline  metall.  Teda  on 
võimalik  valtsida  õhukeseks  leheks  ja  venitada  traadiks.  Mitmesuguste  lisandite  mõjul 
muutub  raud  kõvemaks,  vähem  plastilisemaks  ja  hapramaks.  Rauda  ja  tema   sulameid   on 
võimalik magneetida. Raud on hea  soojus - ja elektrijuht. 
 
Peamiselt kasutatakse ehituses ja masinaehituses, kus raud on erinevate sulamite (teras, malm, 
roostevaba teras jt. legeeritud terased) peamiseks koostisosaks. 
Elektrigeneraatoritest kuni raudnaeladeni, raua kasutusalad on väga  laiad . 
 
Raua saamise viisid: 
 
„Rauda  kukub  taevast“-  ehk   raudmeteoriidid ,  antiikajal  kasutati  rauda,  mis  on  saadud 
raudmeteoriitidelt.  Vana-Egiptuse  keelest  tõlgituna  on    raua  tähenduseks   taevane   päritolu. 
Mesopotaamias   taevane tuli. Meteoriitiditelt pärit rauda on aga raskem töödelda kui tavalist 
rauda, kuna nikli sisaldus on selles suurem. 
 
Bakterid toodavad rauda –  Niitjad  rauabakterid, kes elavad veekogudes, kus on rikkalikult 
raud(II)ühendeid,  peamiselt  raudvesinikkarbonaati.  Rauabakterid  on  looduses  väga  levinud, 
nad  moodustavad  üle  poole  veekogude  bakterplanktonist  ja  kuni  20%  mulla  mikrofloorast. 
Tihti  esineb  rauabakterite   kolooniaid   veevärgi  torudes,  kus  nad  moodustavad  toru  pinnale 
limase kihi ja võivad põhjustada isegi toru ummistust. Elutegevuse käigus oksüdeerivad nad 
raud(II)  ühendeid  raud(III)  ühenditeks  ning  kasutavad  seejuures  reaktsioonil  vabanevat 
energiat.  On  välja  arvutatud,  et  ühe  grammi  orgaaniliste  ühendite  sünteesil  protoplasmasse 
tekitavad  bakterid  428g  raud(III)  hüdroksiidi.  Bakterite  heitainetest  ja  surnud  bakterite 
kehadest moodustuvad soorauamaak ja järverauamaak. 
 
Eestis  toodeti  rauda  soorauamaagist,  kus  soorauamaak  peenestatakse,  kuivatatakse, 
segatakse  puusöega,  räbustiks  võeti   lubjakivi ,  õhku  pumbati  koldesse  lõõtsaga.  Saadud 
käsnrauda oli võimalik hilisema tagumise ja kuumutamisega töödelda tarbeesemeteks.