The žehlička je přechodný kov, který patří do skupiny 8 nebo VIIIB periodické tabulky a je reprezentován chemickým symbolem Fe. Je to šedivý, tažný, tvárný a vysoce houževnatý kov, používaný v mnoha aplikacích, které jsou velmi užitečné pro muže a ženy..
Představuje 5% zemské kůry a je také druhým nejhojnějším kovem po hliníku. Také jeho množství překračuje kyslík a křemík. Pokud jde o zemské jádro, jeho 35% je však tvořeno kovovým a tekutým železem.
Mimo zemské jádro není železo v kovové formě, protože při vystavení vlhkému vzduchu rychle oxiduje. Nachází se v čedičových horninách, karbonských sedimentech a v meteoritech; obecně legované niklem, jako v minerálu kamacite.
Mezi hlavní minerály železa používané při těžbě patří: hematit (oxid železitý, FedvaNEBO3), magnetit (oxid železitý, Fe3NEBO4), limonit (hydratovaný hydroxid železnatý, [FeO (OH). nHdvaO]) a siderit (uhličitan železitý, FeCO3).
V průměru má člověk obsah 4,5 g železa, z čehož 65% je ve formě hemoglobinu. Tento protein zasahuje do transportu kyslíku v krvi a do jeho distribuce do různých tkání pro jeho následnou absorpci myoglobinem a neuroglobinem.
Přes mnoho výhod železa pro člověka může mít přebytek kovu velmi vážné toxické účinky, zejména na játra, kardiovaskulární systém a slinivku břišní; takový je případ dědičného onemocnění hemochromatosie.
Železo je synonymem pro stavbu, sílu a války. Na druhou stranu je to vzhledem k jeho množství vždy alternativou, kterou je třeba vzít v úvahu při vývoji nových materiálů, katalyzátorů, léčiv nebo polymerů; a navzdory červené barvě rzi je to ekologicky zelený kov.
Rejstřík článků
Železo se zpracovává po tisíciletí. Je však obtížné najít železné předměty tak starých dob kvůli jejich náchylnosti ke korozi, která způsobuje jejich zničení. Nejstarší známé železné předměty byly vyrobeny z materiálu nalezeného v meteoritech.
Tak je tomu v případě druhu korálků vyrobených v roce 3 500 před naším letopočtem nalezených v egyptské Gerze a dýky nalezené v hrobce Tutanchamona. Železné meteority se vyznačují vysokým obsahem niklu, a proto bylo možné v těchto objektech identifikovat jejich původ.
Důkazy o litině byly také nalezeny v Asmaru v Mezopotámii a na bazaru Tail Chagar v Sýrii mezi lety 3000 až 2700 před naším letopočtem. Ačkoli tavení železa začalo v době bronzové, trvalo staletí, než vytlačilo bronz.
Také litinové artefakty byly nalezeny v Indii v letech 1800 až 1200 před naším letopočtem. a v Levantě asi 1500 př. Předpokládá se, že doba železná začala v roce 1000 před naším letopočtem, kdy se snížily náklady na její výrobu.
Objevuje se v Číně mezi lety 700 a 500 př. N.l., pravděpodobně transportován přes Střední Asii. První železné předměty byly nalezeny v Luhe Jiangsu v Číně.
Tepané železo se v Evropě vyrábělo pomocí tzv. Gala kovárny. Proces vyžadoval použití uhlí jako paliva.
Středověké vysoké pece byly vysoké 3,0 m, vyrobené z nehořlavých cihel a vzduch byl přiváděn manuálními měchy. V roce 1709 založil Abraham Darby koksovou vysokou pec na výrobu roztaveného železa, která nahradila dřevěné uhlí..
Dostupnost levného železa byl jedním z faktorů, které vedly k průmyslové revoluci. V tomto období začala rafinace surového železa na tepané železo, které se používalo ke stavbě mostů, lodí, skladů atd..
Ocel používá vyšší koncentraci uhlíku než kované železo. Ocel byla vyrobena v Luristánu v Persii v roce 1000 před naším letopočtem. V průmyslové revoluci byly navrženy nové způsoby výroby železných tyčí bez uhlíku, které byly později použity k výrobě oceli.
V pozdních 1850s, Henry Bessemer vymyslel vhánění vzduchu do roztaveného surového železa pro výrobu měkké oceli, což učinilo výrobu oceli ekonomičtější. To mělo za následek pokles výroby tepaného železa..
Kovový lesk se šedivým odstínem.
55 845 u.
26
1 533 ° C
2862 ° C
-Teplota okolí: 7,874 g / ml.
-Teplota tání (kapalina): 6 980 g / ml.
13,81 kJ / mol
340 kJ / mol
25,10 J / (mol K)
-První ionizační úroveň: 762,5 kJ / mol (Fe+ plynný)
-Druhá ionizační úroveň: 1 561,9 kJ / mol (Fedva+ plynný)
-Ionizace třetí úrovně: 2,957, kJ / mol (Fe3+ plynný)
1,83 na Paulingově stupnici
Empirická 126 hodin
80,4 W / (m K)
96,1 Ω · m (při 20 ° C)
770 ° C, přibližně. Při této teplotě již železo není feromagnetické..
Stabilní izotopy: 54Fe, s hojností 5,85%; 56Fe, s hojností 91,75%; 57Fe s hojností 2,12%; Y 57Fe, s hojností 0,28%. Být 56Fe je nejstabilnější a nejhojnější izotop, není divu, že atomová hmotnost železa je velmi blízká 56 u.
Zatímco radioaktivní izotopy jsou: 55Víra, 59Víra a 60Víra.
Železo při pokojové teplotě krystalizuje do kubické struktury zaměřené na tělo (bcc), která je také známá jako α-Fe nebo ferit (v metalurgickém žargonu). Protože může přijímat různé krystalické struktury v závislosti na teplotě a tlaku, říká se, že železo je alotropický kov.
Allotrope bcc je běžné železo (feromagnetické), o kterém lidé tolik vědí a přitahují ho magnety. Při zahřátí nad 771 ° C se stává paramagnetickým, a přestože se jeho krystal pouze rozpíná, byla tato „nová fáze“ dříve považována za β-Fe. Ostatní allotropy železa jsou také paramagnetické.
Mezi 910 ° C a 1394 ° C se železo nalézá jako austenit nebo γ-Fe alotrope, jehož struktura je kubická, fcc. Konverze mezi austenitem a feritem má zásadní dopad na výrobu oceli; protože atomy uhlíku jsou rozpustnější v austenitu než ve feritu.
A poté, nad 1394 ° C až do bodu tání (1538 ° C), se železo vrátí a přijme strukturu bcc, δ-Fe; ale na rozdíl od feritu je tento alotrop paramagnetický.
Zvýšením tlaku na 10 GPa se při teplotě několika stovek stupňů Celsia a nebo feritový allotrope vyvine na e allotrope, epsilon, charakterizovaný krystalizací v kompaktní hexagonální struktuře; tj. s nejkompaktnějšími atomy Fe. Toto je čtvrtá alotropní forma železa.
Některé studie teoretizují o možné existenci dalších allotropů železa za takových tlaků, ale za ještě vyšších teplot.
Bez ohledu na allotrope železa a teplotu, která „otřásá“ jeho atomy Fe, nebo tlak, který je zhutňuje, interagují navzájem se stejnými valenčními elektrony; to jsou ty, které jsou uvedeny v jejich elektronické konfiguraci:
[Ar] 3d6 4 sdva
Proto existuje osm elektronů, které se podílejí na kovové vazbě, ať už je zeslabena nebo zesílena během alotropických přechodů. Podobně je to těchto osm elektronů, které definují vlastnosti železa, jako je jeho tepelná nebo elektrická vodivost..
Nejdůležitější (a nejběžnější) oxidační čísla železa jsou +2 (Fedva+) a +3 (Fe3+). Ve skutečnosti konvenční nomenklatura bere v úvahu pouze tato dvě čísla nebo stavy. Existují však sloučeniny, kde železo může získat nebo ztratit další počet elektronů; to znamená, že se předpokládá existence dalších kationtů.
Například železo může mít také oxidační čísla +1 (Fe+), +4 (Fe4+), +5 (Fe5+), +6 (Fe6+) a +7 (Fe7+). Aniontový druh ferát, FeO4dva-, má železo s oxidačním číslem +6, protože čtyři atomy kyslíku ho tak extrémně oxidovaly.
Podobně může mít železo negativní oxidační čísla; jako: -4 (Fe4-), -2 (Fedva-) a -1 (Fe-). Sloučeniny s centry železa s těmito elektronovými zisky jsou však velmi vzácné. To je důvod, proč, i když v tomto ohledu překračuje mangan, tvoří tento druh mnohem stabilnější sloučeniny se svým rozsahem oxidačních stavů..
Výsledek pro praktické účely vezměte v úvahu Fedva+ o víru3+; ostatní kationty jsou vyhrazeny pro poněkud specifické ionty nebo sloučeniny.
Je nutné přistoupit k umístění rud nejvhodnějších minerálů pro těžbu železa. K jeho získání se nejčastěji používají minerály: hematit (FedvaNEBO3), magnetit (Fe3NEBO4) limonit (FeO · OH · nHdvaO) a siderit (FeCO3).
Prvním krokem při těžbě je pak sběr hornin s rudami železné rudy. Tyto kameny jsou rozdrceny, aby je rozbily na malé kousky. Následně nastává fáze selekce úlomků hornin železnou rudou.
Při výběru jsou použity dvě strategie: použití magnetického pole a sedimentace ve vodě. Horninové fragmenty jsou vystaveny magnetickému poli a minerální fragmenty jsou v něm orientovány, takže je lze oddělit.
Ve druhé metodě jsou kamenné úlomky vyhozeny do vody a ty, které obsahují železo, protože jsou těžší, usazují se na dně vody a zanechávají hlušinu v její horní části, protože je lehčí.
Železné rudy jsou transportovány do vysokých pecí, kde jsou ukládány společně s koksovatelným uhlím, které má roli dodavatele paliva a uhlíku. Kromě toho se přidává vápenec nebo vápenec, který plní funkci tavidla.
Ve vysoké peci se s předchozí směsí vstřikuje horký vzduch při teplotě 1 000 ° C. Železo se taví spalováním uhlí, které zvyšuje teplotu na 1 800 ° C. Jakmile je tekutý, nazývá se surové železo, které se hromadí na dně pece..
Surové železo se vyjme z pece a nalije se do kontejnerů k přepravě do nové slévárny; zatímco struska, nečistota umístěná na povrchu surového železa, je odstraněna.
Surové železo se nalije pomocí pánví do konvertorové pece spolu s vápencem jako tavidlem a kyslík se zavádí při vysokých teplotách. Tím se sníží obsah uhlíku a rafinace surového železa se změní na ocel.
Následně se ocel prochází elektrickými pecemi pro výrobu speciálních ocelí.
Protože se jedná o kov s nízkými výrobními náklady, tvárný, tvárný a odolný proti korozi, byl vyroben jako nejužitečnější kov pro člověka v různých formách: kovaný, litý a ocel různých typů.
Železo se používá pro stavbu:
-Mosty
-Základny pro budovy
-Dveře a okna
-Trupy lodí
-Různé nástroje
-Potrubí na pitnou vodu
-Potrubí pro sběr splašků
-Zahradní nábytek
-Tyče pro domácí bezpečnost
Používá se také při výrobě domácích potřeb, jako jsou hrnce, pánve, nože, vidličky. Kromě toho se používá při výrobě ledniček, sporáků, praček, myček nádobí, mixérů, pecí, toustovačů.
Stručně řečeno, železo je přítomno ve všech objektech, které obklopují člověka.
Kovové železo lze také připravit jako nanočástice, které jsou vysoce reaktivní a zachovávají si magnetické vlastnosti makroskopické pevné látky..
Tyto sféry Fe (a jejich mnohonásobné další morfologie) se používají k čištění vod od organochlorových sloučenin a jako nosiče léků zaměřené na výběr oblastí těla pomocí aplikace magnetického pole..
Podobně mohou sloužit jako katalytické nosiče při reakcích, při kterých jsou uhlíkové vazby přerušeny, C-C.
Oxid železnatý, FeO, se používá jako pigment pro krystaly. Oxid železitý, FedvaNEBO3, Je základem řady pigmentů od žluté po červenou, známou jako benátská červená. Červený tvar, nazývaný rouge, se používá k leštění drahých kovů a diamantů.
Oxid železitý, Fe3NEBO4, Používá se ve feritech, látkách s vysokou magnetickou přístupností a elektrickým odporem, použitelných v určitých počítačových pamětech a při potahování magnetických pásek. Používá se také jako pigment a leštidlo.
Heptahydrát síranu železnatého, FeSO47HdvaNebo je to nejběžnější forma síranu železnatého, známý jako zelený vitriol nebo měď. Používá se jako redukční činidlo a při výrobě inkoustů, hnojiv a pesticidů. Rovněž nachází uplatnění při galvanickém pokovování železa..
Síran železitý, Fedva(SW4)3, Používá se k získání kamence železa a dalších železitých sloučenin. Slouží jako koagulant při čištění odpadních vod a jako mořidlo při barvení textilií.
Chlorid železnatý, FeCldva, Používá se jako mořidlo a redukční činidlo. Mezitím chlorid železitý, FeCl3, Používá se jako chlorační činidlo pro kovy (stříbro a měď) a některé organické sloučeniny.
Léčba Fe3+ s hexokyanoferátovým iontem [Fe (CN)6]-4 vytváří modrou sraženinu zvanou pruská modrá používanou v barvách a lacích.
Obecně se doporučuje příjem železa 18 mg / den. Mezi potraviny, které ji poskytují v každodenní stravě, patří:
Měkkýši poskytují železo ve formě hemu, takže nedochází k žádné inhibici jeho absorpce ve střevě. Škeble poskytuje až 28 mg železa na 100 g; proto by toto množství škeble stačilo k zajištění denní potřeby železa.
Špenát obsahuje 3,6 mg železa na 100 g. Hovězí orgánové maso, například telecí játra, obsahuje 6,5 mg železa na 100 g. Je pravděpodobné, že příspěvek klobásy je o něco vyšší. Krevní klobása se skládá z částí tenkého střeva naplněných hovězí krví.
Luštěniny, jako je čočka, obsahují 6,6 mg železa na 198 g. Červené maso obsahuje 2,7 mg železa na 100 g. Dýňová semínka obsahují 4,2 mg na 28 g. Quinoa obsahuje 2,8 mg železa na 185 g. Tmavé maso krůty obsahuje 2,3 mg na 100 g. Brokolice obsahuje 2,3 mg na 156 mg.
Tofu obsahuje 3,6 mg na 126 g. Tmavá čokoláda mezitím obsahuje 3,3 mg na 28 g.
Funkce, které železo plní, zejména u živých bytostí obratlovců, je nespočetné množství. Odhaduje se, že více než 300 enzymů vyžaduje pro svou funkci železo. Mezi enzymy a proteiny, které ji používají, jsou pojmenovány následující:
-Proteiny, které mají hemovou skupinu a nemají enzymatickou aktivitu: hemoglobin, myoglobin a neuroglobin.
-Enzymy s hemovou skupinou zapojené do transportu elektronů: cytochromy a, b a f a cytochromoxidázy a / nebo aktivita oxidázy; sulfit oxidáza, cytochrom P450 oxidáza, myeloperoxidáza, peroxidáza, kataláza atd..
-Proteiny obsahující železo a síru související s činnostmi oxyreduktázy, podílející se na výrobě energie: sukcinát dehydrogenáza, isocitrát dehydrogenáza a akonitáza, nebo enzymy podílející se na replikaci a opravě DNA: DNA-polymeráza a DNA-heliclázy.
-Nehemové enzymy, které používají železo jako kofaktor pro svou katalytickou aktivitu: fenylalaninhydroláza, tyrosinhydroláza, tryptofanhydroláza a lysinhydroláza.
-Nehemové proteiny odpovědné za transport a skladování železa: feritin, transferrin, haptoglobin atd..
Rizika expozice nadbytku železa mohou být akutní nebo chronická. Jednou z příčin akutní otravy železem může být nadměrný příjem tablet železa ve formě glukonátu, fumarátu atd..
Železo může způsobit podráždění střevní sliznice, jejíž nepohodlí se objeví ihned po požití a zmizí po 6 až 12 hodinách. Absorbované železo se ukládá v různých orgánech. Tato akumulace může způsobit metabolické poruchy..
Pokud je množství požitého železa toxické, může způsobit střevní perforaci s peritonitidou.
V kardiovaskulárním systému produkuje hypovolemii, která může být způsobena gastrointestinálním krvácením a uvolňováním vazoaktivních látek, jako je serotonin a histamin, železem. Nakonec může dojít k masivní nekróze jater a selhání jater.
Hemochromatosie je dědičné onemocnění, které představuje změnu v mechanismu regulace železa v těle, která se projevuje zvýšením koncentrace železa v krvi a jeho akumulací v různých orgánech; včetně jater, srdce a slinivky břišní.
Počáteční příznaky onemocnění jsou následující: bolesti kloubů, bolesti břicha, únava a slabost. S následujícími příznaky a pozdějšími příznaky nemoci: cukrovka, ztráta sexuální touhy, impotence, srdeční selhání a selhání jater.
Hemosideróza je charakterizována, jak naznačuje její název, akumulací hemosiderinu v tkáních. To nezpůsobuje poškození tkáně, ale může se vyvinout k poškození podobnému poškození, jaké lze pozorovat u hemochromatosie.
Hemosideróza může být způsobena následujícími příčinami: zvýšená absorpce železa ze stravy, hemolytická anémie, která uvolňuje železo z červených krvinek, a nadměrné krevní transfuze.
Hemosideróza a hemochromatosie mohou být způsobeny nedostatečnou funkcí hormonu hepcidinu, hormonu vylučovaného játry, který se podílí na regulaci tělesného železa.
Zatím žádné komentáře