今現在、還元ガスを用いて800℃で加熱することでFe2O3を還元しようとしているのですがシリケートと混ぜているせいか金属鉄が生成しません。
他の文献を数報あたってみたところ、1000℃~1300℃と高温で還元しているようですが実験の都合上温度を上げることができません。

なるべく低温(800℃以下)で金属鉄を作成する方法はないものでしょうか?

A 回答 (3件)

アドバイス程度にしかなりませんが低温で物質を融解させるためには高圧にする以外ないように思いますね。

あと酸化鉄((3))をアルミ粉末と混ぜるテルミット反応を思い出しますがどうなんでしょうか。
「テルミット反応」では、次の反応が起きる。
  Fe2O3 + 2Al ―→ 2Fe + Al2O3  
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ミドレックスプロセス


勉強になりました。このような製鉄技術があったのですね。プラントでは、十分な還元雰囲気および原料の十分な微粉化が行われ、低温でも反応に十分な条件がそろっているようですね。実験室では、適切な触媒的還元剤を取り入れないと無理ではないでしょうか。含水素金属などによって、原子状水素が生じれば、触媒の働きが可能とは思うのですが。
 ところで、この方法はまだ特許の段階でしょ。詳しいノーハウはまだ公開されていないのでは?
 精製還元鉄の性状・性質に関する実験ですか?

参考URL:http://www.kobelco.co.jp/eng/dri/j/dri04.htm
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この回答へのお礼

実験のねらいはナノサイズの金属鉄の性質を調べることなんです。
(SiO2は鉄の鋳型として用いてます)
ですから、還元可能な微粉末ではあると思います。
また、私の実験ではN2(95%)+H2(5%)雰囲気で還元していますので「原子状水素」は存在しているでしょう。

う~ん、打つ手が無いように思えてきた(~~;;;

SiO2の酸素吸着やH2O吸着のために還元が妨げられていると考えると(Feは水を触媒として酸化されることから水を取り除くことが重要と考えると)焼く前に何らかの方法で脱水を行ったほうが良いのでしょうか?

実験のしやすさから言うと液体系の脱水剤に漬け込んで加熱してその物質が蒸発してくれると楽だな(^^

お礼日時:2001/03/24 03:42

まず、無理だと思います。

と言うか、無理です(笑)。

800℃だと、液体にさえならない状態ですよね。

シリケートとは、フェロシリコンのことでしょうか???

どちらにしても、脱酸剤を変えたところで、今の環境では、十分には還元されません。

学校の研究かなんかでやってはるんでしょうか?
ちょっと気になります・・・

それでは。

この回答への補足

えと、800℃(~900℃)というのはミドレックス法での還元温度なのです。
ミドレックス法とは還元ガス(工業過程では天然ガスを使用)を用いた製鉄法です。
実際、何も混ぜずに還元を行ったところ金属鉄は精製しました。

シリケート……まあ、SiO2です。
SiO2の酸素吸着やH2O吸着のために還元が妨げられていると今現在考えています。

学校の研究です。
とはいえ、作るのが目的ではなく、作った後の測定がメインなので作れないと困る(苦笑)

あと、製鉄法にはテルミット法というのもありますね。
これは混ぜ物(アルミニウムを試料に混ぜる)をするようなので使えませんが(^^;

ミドレックス法についてはこちら
http://www.kobelco.co.jp/p001/prs0724.htm
http://www.kobelco.co.jp/eng/dri/index.htm

テルミット法についてはこちら
http://www.crdc.gifu-u.ac.jp/edsoftol/kadai-hs/t …
http://www.urban.ne.jp/home/ichiya/kyouiku/
http://www.nihonsuido.co.jp/jigyo_yoyuro.html

補足日時:2001/03/23 11:26
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この回答へのお礼

って、「質問者」の私が「補足」でいろいろ書いてしまった(苦笑)

ところで、有名どころでいいですが脱酸剤を数個教えてください。

回答ありがとう御座います。

お礼日時:2001/03/23 11:49

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Q酸化鉄に吸着したFe(II)の還元能力

酸化鉄に吸着したFe(II)の還元能力
土の中に含まれている、あるいはミネラルの表面に吸着したFe(II)は、
水中に存在するFe(II)に比べて高い還元能力を示すようですが、その理由を教えてください。

ある論文によると、
Fe(II)が酸化鉄の表面に吸着すると
=Fe(III)-O-Fe(II)-OH
となり、ヒドロキソリガンドと錯体を作ることにより、Fe(II)の還元能力が上がるようです。。。

この意味を分かりやすいように説明していただけませんか?
お願いします。

Aベストアンサー

多分、「熱力学支配」ではなく「速度論支配」なのだと思います。

Q鉄イオンになぜFe2+とFe3+があるの?

イオンに価数の違うものがあるという現象が理解できません・・・。

例えば、水素イオンだったらH+しかありませんよね。電子を一つ外に出した方が安定だから。

でも、鉄イオンにFe2+とFe3+があるじゃないですか!!

じゃあ、このイオンたちは外に電子を二つだしても、三つだしても安定なのでしょうか。変です。安定状態は一つじゃないんですか。あの最外核電子が希ガスと同じになると安定。

仮に安定状態にかかわらずイオンになれるんだとすれば、Fe+~Fe10+とかいくらでもありそうな気がするのです。でも、鉄の場合はFe2+とFe3+くらいしか聞かないですし、水素の場合のH2+も聞きません。どうしてでしょう(-_-;

Aベストアンサー

イオン化エネルギー(単位はkJ/mol)

H  1312

Na 495  4562  6911
Mg 737  1476  7732

K  419  3051  4410
Ca 589  1145  4910

He  2373  5259
Ne  2080  3952
Ar  1520  2665 

1.不活性元素(希ガス)の電子配置から先に行くのは難しいのが分かります。
  Na^2+は存在しないだろうというのはエネルギー的な判断として可能です。

2.Ca^2+を実現するために必要なエネルギーはNa^+を実現するために必要なエネルギーよりも2倍以上大きいです。でもCa^2+は安定に存在します。これはイオン化エネルギーの大きさだけでは判断できない事です。
CaOとNaClは結晶構造が同じです。融点を比べると結合の強さの違いが分かります。
NaCl 801℃   CaO  2572℃

CaOの方が格段に結合が強いことが分かります。
結合が強いというのを安定な構造ができていると考えてもいいはずです。
NaClは(+)、(-)の間の引力です。CaOは(2+)、(2-)の間の引力です。これで4倍の違いが出てきます。イオン間距離も問題になります。Ca^+には最外殻のs軌道に電子が1つ残っていますからCa^2+よりも大きいです。荷電数が大きくてサイズの小さいイオンができる方が静電エネルギーでの安定化には有利なのです。
Fe(OH)2よりもFe(OH)3の方が溶解度が格段に小さいというのも2+、3+という電荷の大きさの違いが効いてきています。サイズも小さくなっています。

イオンは単独では存在しません。必ず対のイオンと共に存在しています。
水和されていると書いておられる回答もありますが対のイオンの存在によって安定化されるというのが先です。
水溶液の中であっても正イオンだけとか負イオンだけとかでは存在できません。水和された正イオンと水和された陰イオンとが同数あります。水和された負イオンの周りは水和された正イオンが取り囲んでいます。液体の中にありますからかなり乱れた構造になっていますが正負のイオンが同数あって互いに反対符号のイオンの周りに分布しているという特徴は維持されています。

3.d軌道に電子が不完全に入っている元素を遷移元素と呼んでいます。
  「遷移」というのは性質がダラダラと変わるということから来た言葉です。普通は族番号が変われば性質が大きく変わります。周期表で横にある元素とは性質が異なるが縦に並んでいる元素とは性質が似ているというのが元素を「周期表の形にまとめてみよう」という考えの出発点でした。だから3属から11族を1つにまとめて考えるという事も出てくるのです。
 性質が似ているというのは電子の配置に理由があるはずです。電子は最外殻のsに先に入って後からdに入ります。エネルギーの逆転が起こっていますが違いは小さいものです。まず外の枠組み(s軌道)が決まっている、違いは内部(d軌道)の電子の入り方だけだというところからダラダラ性質が変わるというのが出てきます。M^2+のイオンがすべて存在するというのもここから出てきます。11族の元素に1+が出てくるのは内部のd軌道を満杯にしてs軌道電子が1つになるというからのことでしょう。これは#7に書かれています。でもそれがなぜ言えるのかはさらに別の理由が必要でしょう。
 s軌道の電子が飛び出してイオンができたとすると残るのはd軌道の電子です。イオンのサイズがあまり変わらないというのはここから出てきます。
 イオンの価数の種類が1つではないというのも遷移元素の特徴です。エネルギーにあまり大きな違いのないところでの電子の出入りだという捉え方でもかまわないと思います。イオン単独で考えているのではなくてイオンが置かれている環境の中で考えています。イオン化エネルギーの大小だけではありません。
 色が付いている化合物が多いというのもエネルギー的にあまり大きな違いのない電子配置がいくつか存在する、そのエネルギー状態は周囲の環境によって割合と簡単に変化するという事を表しています。普通なら電子遷移は紫外線の領域です。可視光の領域に吸収が出るのですから差の小さいエネルギー準位があるという事です。この色が周りに何があるかによって変化するというのも、変動しやすいエネルギー順位があるという証拠になるのではないでしょうか。酸化銅、硫酸銅、塩化銅、硝酸銅、結晶の色は異なります。水和された銅イオン、アンモニアが配意した銅イオンもはっきりとした色の違いがあります。

4.今考えているイオンの電荷は実電荷です。酸化数は実電荷に対応しているとは限りません。
 単原子イオンの酸化数はイオンの価数そのままですが、単原子イオンではない、分子中の原子、または多原子イオンの中の原子の酸化数は形式的に電荷を割り振ったものです。イオンでないものであってもイオンであるかのように見なしているのです。「Cr^(6+)」が存在するなんて書かれると「????」となってしまいます。Cr2O3の融点が2436℃、CrO3の融点が196℃であるという数字から考えるとCrO3はイオン性ではありません。無水クロム酸とも言われていますがCrO4^2-の中の結合と同じであろうと考えられます。
 CO2はC^(4+)1つとO^(2-)2つが結合したものと教えている中学校があるように聞いていますが困ったことです。「硫酸の中の硫黄の原子価は6+である」と書いてある危険物のテキストもあります。酸化数と原子価の混同はかなり広く見られることのようです。Cr^6+ という表現はそれと同列のことですから堂々と回答に書かれては困ることです。

イオン化エネルギー(単位はkJ/mol)

H  1312

Na 495  4562  6911
Mg 737  1476  7732

K  419  3051  4410
Ca 589  1145  4910

He  2373  5259
Ne  2080  3952
Ar  1520  2665 

1.不活性元素(希ガス)の電子配置から先に行くのは難しいのが分かります。
  Na^2+は存在しないだろうというのはエネルギー的な判断として可能です。

2.Ca^2+を実現するために必要...続きを読む

Q鉄 Fe はなぜ Fe?

基本的なことかもしれませんが教えてください。
どうして鉄の元素記号はFeなのですか?
Iron でもなく…。
Fe って何?ギリシャ語からきてるのでしょうか???

Aベストアンサー

物質名はラテン語からきているものがたくさんあります。
鉄なら「ferrum」です。
語源がたくさん載っているページを載せておきますね。

http://www.ss.iij4u.or.jp/~ana/shuuki.htm

参考URL:http://www.ss.iij4u.or.jp/~ana/shuuki.htm

Q鉄の溶解時のFe2+ /Fe3+ の発生について

鉄が溶け出した時の化学式をよく見るのですが、Fe2+ だったりFe3+だったり、その関係が分かりません。安定性という事で調べてみましたが相対的なものらしく、仮に下記の反応の場合はFe2+ or Fe3+の
どちらが溶け出しているのでしょうか?

(1)鉄の水への溶解

(2)鉄の希硫酸への溶解

(3)鉄の正リン酸への溶解

抽象的な質問かもしれませんが、お詳しい方いましたらご回答をお願い致します。

Aベストアンサー

酸素の存在下と水素の存在下で結果が異なると思います。
酸素があれば酸化されてFe3+になることが多く、水素が
存在すればFe2+になることが多いと思います。

(1)では、鉄は非常にゆっくりと溶解します。
 ここで、水中の酸素により酸化されるので、生成物の大半は
 Fe(OH)3となるでしょう。

(2)では以下の反応式になります。
 Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
水素が同時に発生しているので還元されてFe2+が生成します。
このとき、空気中のO2により酸化されるFe2+も生じますが、
早い反応なので無視できる量になります。

(3)たぶん、以下の式になるのではないでしょうか?
 3Fe + 2H3PO4 → Fe3(PO4)2 + 3H2
これも水素を発生すると思うのですが、反応がゆるやかなため、
空気酸化によりFe3+も発生する可能性があります。

Q大気中に含まれる水分量を-5℃から30℃まで5℃刻

大気中に含まれる水分量を-5℃から30℃まで5℃刻みで教えてください。

大気中の水分量
-5℃ :
0℃ :
5℃ :
10℃ :
15℃ :
20℃ :
25℃ :
30℃ :

湿度は外気とします。

Aベストアンサー

こんなものかな?
http://www.hm2.aitai.ne.jp/~yamamasa/tenki/situdo/situdo/howasui.htm
こんなのも。
http://idea.eco.coocan.jp/kousaku/k1-tsuri/seidenki/suijyouki.html
普通はこんなので、
http://www.eccj.or.jp/b_tuning/gdbook/6_1.pdf


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