Какво е желязо, откъде идва и как се добива? Този полезен метал има много приложения. Химическият елемент играе важна роля в световната индустрия, а цикълът на желязото в природата е важен за живота на планетата.
Какво е желязо?
Желязото е метален елемент, който е силно химически реактивен, особено когато взаимодейства с кислород. Това е един от най-разпространените елементи на земята и в космоса. Атомите на желязото съдържат 26 протона в ядрата си. Химическият символ - Fe (ferum) идва от латинското му име ferum. В чиста форма той е мек и крехък метал, който е подсилен от примеси. Когато се комбинира с въглерод, се произвежда стомана, която използва повече от 98% от желязната руда, добита днес.
Всички железни атоми във Вселената са образувани в ядрата на звездите по време на последните етапи на синтез и след това са пуснати в космоса при звездни експлозии. Той е четвъртият по големинаелемент в земната кора след силиций, кислород и алуминий. Какво е желязо? Той е най-разпространеният елемент, който изгражда нашата планета, въпреки че по-голямата част от него по маса се намира много под повърхността – в земното ядро. Той присъства в почти всички скали на кората и мантията като химическа съставка на стотици различни минерали.
желязна руда
Този метал е рядък в чистата си форма. Някои метеорити съдържат елементарно желязо. Този елемент химически реагира с кислород и вода, за да произведе минерали, съдържащи желязо. Всеки камък, който съдържа достатъчно от този метал, за да бъде добит за икономически цели, се нарича желязна руда. Най-често срещаните му минерали са:
- железен оксид (формула Fe2O3), който се образува при излагане на кислород;
- хидратиран железен оксид, който се образува при реакция във вода.
Най-важните железни руди са минералите от железен оксид, наречени хематит и магнетит. Високата концентрация на Fe ги прави най-предпочитаните в индустрията. Желязото се добива в най-големите рудни находища. Най-често това са образувания, които са древни седиментни скали. Те съдържат слоеве от минерали от железен оксид (формула Fe2O3) с дебелина до няколко сантиметра.
Къде мога да намеря желязо?
При стайна температура е такатвърдо. Това е лъскав сив метал, който ръждясва с течение на времето, когато е изложен на влажен въздух. Той се комбинира с много други метали, за да образува сплави. Обхватът на желязото е доста обширен. Когато се комбинира с въглерод, става стомана. Може да се комбинира и с други метали като никел, хром и волфрам. Тези сплави са много здрави и могат да се използват за направата на мостове и сгради.
Желязото е много древен елемент, който се използва на Земята от дълго време. Предмети от него са открити в древен Египет. Имало е дори цял период от време (1200-500 г. пр. н. е.), наречен на негово име – желязната епоха, когато е бил използван за изработване на инструменти и оръжия. За да намерите този полезен метал, трябва да го потърсите дълбоко под земята. Намира се както в земната кора, така и в земното ядро. На Земята има повече желязо от всеки друг метал. Този елемент може да се намери и на други планети, включително в ядрото на Юпитер и Сатурн, както и на червената прашна повърхност на Марс (поради което е наречен Червената планета).
Земен цикъл на желязото в природата
Желязото (Fe) следва геохимичния цикъл, подобно на много други хранителни вещества. Обикновено се освобождава в почвата или океана чрез изветряне на скали или вулканични изригвания. В земната екосистема растенията първо абсорбират желязо през корените си от почвата. Това е изключително важно хранително вещество, което се движи между живите организми и геосферата.
Желязое важно ограничаващо хранително вещество за растенията, които го използват за производство на хлорофил. Фотосинтезата зависи от адекватното снабдяване с този метал. Растенията го усвояват от почвата в корените. Животните консумират растението и го използват за производство на хемоглобин. Когато умрат, те се разлагат и бактериите връщат метала в почвата.
Морски цикъл на желязото
Морският цикъл на желязото в природата е много подобен на земния цикъл. Този процес възниква поради жизнената активност на определени микроорганизми, които окисляват метала до хидроксид и получават въглерод от въглероден диоксид. Железните бактерии в река, море или друго водно тяло извличат енергия за жизнения си цикъл и след завършването му се установяват в почвата под формата на блатна руда.
Ролята на желязото в океанските екосистеми също е значителна. Основните производители, които усвояват този метал, обикновено са фитопланктон или цианобактерии. След това желязото се абсорбира от потребителите, когато ядат тези бактерии. Цикълът на желязото в природата е изключително сложен процес. Зависи от много съпътстващи фактори: химични реакции, видове местообитания и групи микроби. Всичко това го свързва с други също толкова важни биогеохимични цикли на Земята.
Общи характеристики
Желязото под формата на различни комбинирани руди е един от най-разпространените елементи, които съставляват около 5% от земната кора. Най-важните желязоносни минерали саоксиди и сулфиди (хематит, магнетит, гьотит, пирит, марказит). Този метал също присъства в метеоритите, на други планети и в слънцето. Желязото се намира както в морска, така и в прясна вода.
Интересни факти
Ето някои интересни факти за този привидно прост химичен елемент:
- Желязото е основен градивен елемент за храненето на растенията и помага за пренасянето на кислород в кръвта, като по този начин поддържа живота на Земята.
- Това е крехко твърдо вещество, класифицирано като метал в група 8 на периодичната таблица на елементите. В чистата си форма той бързо корозира от излагане на влажен въздух и високи температури.
- Това е четвъртият най-разпространен елемент в земната кора по тегло и се смята, че по-голямата част от земното ядро е желязо.
- Повечето от него се използва за направата на стомана, сплав от желязо и въглерод, която от своя страна се използва в производството и строителството, като стоманобетон.
- Неръждаемата стомана, съдържаща най-малко 10,5% хром, е силно устойчива на корозия. Използва се в кухненски прибори и прибори като съдове от неръждаема стомана.
- Добавянето на други елементи може да осигури на стоманата нови полезни свойства. Например, никелът увеличава издръжливостта на сплавта и я прави по-устойчива на топлина и киселини.
Кратка информация за елемента Fe
- Номерпротони в ядрото: 26.
- Атомен символ: Fe.
- Средна маса на атом: 55,845 g/mol.
- Плътност: 7,874 грама на кубичен сантиметър.
- Фаза при стайна температура: твърдо.
- Точка на топене: 1538 0C.
- Точка на кипене: 2861 0C.
- Брой изотопи: 33.
- Стабилни изотопи: 4.
Основни приложения
Желязото се използва в много сектори като електроника, производство, автомобилостроене и строителство. Следните са приложенията на желязото:
- Като основна съставка на черни метали, сплави и стомана.
- Сплав, използваща въглерод, никел, хром и различни други елементи за производство на желязо или стомана.
- В магнити.
- В готови метални изделия.
- В промишлено оборудване.
- В транспортно оборудване.
- В инструментите.
- В играчки и спортни стоки.
Желязото съставлява 5% от земната кора и е един от най-разпространените и най-използваните метали. Този елемент се намира и в месото, картофите и зеленчуците и е от съществено значение за животните и хората. Той е неразделна част от хемоглобина. Металът е сивкав на вид и силно пластичен и ковък. Той се разтваря лесно в разредени киселини и е реактивен. Основните райони за добив на желязо са Китай, Австралия, Бразилия, Русия и Украйна.
