خصائص عنصر الحديد: الفلز النقي والسبائك والمغناطيسية

بيانات أساسية للعنصر

هذه بيانات العنصر في مرجع الجمعية الملكية للكيمياء. لا تطبق قيمة الكثافة أو درجة الانصهار على كل قطعة فولاذ بلا معرفة تركيبها وظروف القياس. قد تبدو الفروق صغيرة في بعض التطبيقات، لكنها مهمة حين يتطلب السؤال قياسًا دقيقًا. ^[1]

ماذا نعني بخواصه الفلزية؟

السطح النظيف للحديد له بريق فلزي، ويتغير مظهره عندما تتكون طبقات على السطح. ويدخل الحديد في مواد هندسية كثيرة لأن تكوين سبائك منه يتيح ضبط الخواص المطلوبة، مثل القوة والمتانة ومقاومة التآكل. ^[1]

لا تختبر نوع المادة من لونها وحده. فالطلاء أو الصدأ قد يحجب المظهر، ويمكن أن تشبه قطعة من معدن آخر الحديد ظاهريًا. اسم المادة وتركيبها أو نتيجة تحليلها أدق من وصفها بأنها رمادية أو لامعة.

لماذا يمكن أن يكون مغناطيسيًا؟

الحديد من المواد الحديدية المغناطيسية. يمكن وصف هذه الاستجابة بنطاقات داخل المادة، لكل منها اتجاه مغناطيسي. عندما تكون اتجاهات النطاقات موزعة، قد تكون محصلة مغناطيسية القطعة ضعيفة. يساعد المجال الخارجي على نمو النطاقات أو تغير اتجاهاتها نحو توافق أكبر. ^[2]

هذا يشرح كيف يمكن لقطعة من مادة حديدية أن تصبح ممغنطة؛ لا يعني أن كل قطعة حديد هي مغناطيس دائم قوي. ويصبح وصف المادة حساسًا لدرجة الحرارة أيضًا: يتغير سلوك الحديد عند تجاوز درجة كوري، التي تبلغ نحو 770 درجة مئوية. ^[2]

ما الفرق بين الحديد والفولاذ؟

الحديد عنصر. أما الفولاذ فسبيكة أساسها الحديد، وتضم الكربون وقد تضم عناصر أخرى لضبط خواصها. ولذلك لا تعني عبارة «فولاذ» تركيبًا واحدًا أو قوة ثابتة لكل الأنواع. ^[1]

ومن أنواعه الفولاذ المقاوم للصدأ الذي يدخل الكروم في تركيبه. لا تجعل كلمة «مقاوم» مساوية لكلمة «مستحيل التآكل» في جميع الظروف. كما لا تفترض أن كل سبيكة حديد تستجيب للمغناطيس بالطريقة نفسها؛ التركيب والبنية يؤثران في الخواص.

كيف يرتبط الصدأ بالمادة؟

يتعرض الحديد للصدأ في الهواء الرطب. تغير السطح هنا ليس مجرد انتقال من لون إلى لون؛ إنه يرتبط بتكون مواد ناتجة من تفاعل الحديد مع البيئة. لذلك نفرق بين خاصية فيزيائية مثل الكثافة وبين قابلية التفاعل التي تظهر في التآكل. ^[1]

عند مقارنة منتجين، اسأل عن نوع السبيكة ومعالجة السطح وظروف الاستعمال. يمكن أن يكون العنصر الأساسي نفسه، لكن اختلاف هذه المعلومات يفسر اختلاف المتانة والاستجابة المغناطيسية ومقاومة التآكل.