Vad är järn, var kommer det ifrån och hur bryts det? Denna användbara metall har många tillämpningar. Det kemiska elementet spelar en viktig roll i världsindustrin, och järnkretsloppet i naturen är viktigt för planetens liv.
Vad är järn?
Järn är ett metalliskt grundämne som är mycket kemiskt reaktivt, särskilt när det interagerar med syre. Det är ett av de vanligaste elementen på jorden och i rymden. Järnatomer innehåller 26 protoner i sina kärnor. Den kemiska symbolen - Fe (ferum) kommer från dess latinska namn ferum. I sin rena form är det en mjuk och spröd metall, som förstärks av föroreningar. I kombination med kol produceras stål som använder mer än 98 % av den järnmalm som bryts idag.
Alla järnatomer i universum bildades i stjärnornas kärnor under fusionens slutskede och släpptes sedan ut i rymden i stjärnexplosioner. Det är den fjärde störstagrundämne i jordskorpan efter kisel, syre och aluminium. Vad är järn? Det är det vanligaste grundämnet som utgör vår planet, även om det mesta av det i massa ligger mycket under ytan - i jordens kärna. Det finns i nästan alla bergarter i jordskorpan och manteln som en kemisk beståndsdel av hundratals olika mineraler.
Järnmalm
Denna metall är sällsynt i sin rena form. Vissa meteoriter innehåller elementärt järn. Detta element reagerar kemiskt med syre och vatten för att producera järnh altiga mineraler. Varje sten som innehåller tillräckligt med denna metall för att kunna brytas för ekonomiska ändamål kallas järnmalm. Dess vanligaste mineraler är:
- järnoxid (formel Fe2O3), som bildas när den utsätts för syre;
- hydratiserad järnoxid, som bildas genom reaktion i vatten.
De viktigaste järnmalmerna är järnoxidmineraler som kallas hematit och magnetit. Den höga koncentrationen av Fe gör dem till de mest föredragna i branschen. Järn bryts vid de största malmfyndigheterna. Oftast är dessa formationer som är gamla sedimentära bergarter. De innehåller lager av järnoxidmineraler (formel Fe2O3) upp till flera centimeter tjocka.
Var kan jag hitta järn?
I rumstemperatur, det är detfast. Det är en glänsande grå metall som rostar med tiden när den utsätts för fuktig luft. Den kombineras med många andra metaller för att bilda legeringar. Omfattningen av järn är ganska omfattande. När det kombineras med kol blir det stål. Den kan också kombineras med andra metaller som nickel, krom och volfram. Dessa legeringar är mycket starka och kan användas för att göra broar och byggnader.
Järn är ett mycket gamm alt grundämne som har använts på jorden under lång tid. Föremål från det hittades i det gamla Egypten. Det fanns till och med en hel tidsperiod (1200-500 f. Kr.) uppkallad efter honom - järnåldern, då den användes för att tillverka verktyg och vapen. För att hitta denna användbara metall måste du leta efter den djupt under jorden. Den finns både i jordskorpan och i jordens kärna. Det finns mer järn på jorden än någon annan metall. Detta element kan också hittas på andra planeter, inklusive kärnan av Jupiter och Saturnus, såväl som den röda dammiga ytan på Mars (vilket är anledningen till att den kallades den röda planeten).
Järncykel i naturen
Järn (Fe) följer det geokemiska kretsloppet, precis som många andra näringsämnen. Det släpps vanligtvis ut i jorden eller havet genom vittring av stenar eller vulkanutbrott. I det terrestra ekosystemet absorberar växter först järn genom sina rötter från jorden. Det är ett extremt viktigt näringsämne som rör sig mellan levande organismer och geosfären.
Järnär ett viktigt begränsande näringsämne för växter som använder det för att producera klorofyll. Fotosyntesen beror på en tillräcklig tillgång av denna metall. Växter assimilerar det från jorden till rötterna. Djur konsumerar växten och använder den för att producera hemoglobin. När de dör sönderfaller de och bakterierna återför metallen till jorden.
Sea Cycle of Iron
Järns marina cykel i naturen är mycket lik jordens cykel. Denna process uppstår på grund av den vitala aktiviteten hos vissa mikroorganismer som oxiderar metallen till hydroxid och erhåller kol från koldioxid. Järnbakterier i en flod, ett hav eller någon annan vattenmassa utvinner energi för sin livscykel, och efter dess fullbordande slår de sig ner i jorden i form av sumpmalm.
Järnets roll i havets ekosystem är också betydande. De huvudsakliga producenterna som absorberar denna metall är vanligtvis växtplankton eller cyanobakterier. Järn tas sedan upp av konsumenterna när de äter dessa bakterier. Järns kretslopp i naturen är en extremt komplex process. Det beror på många samtidiga faktorer: kemiska reaktioner, typer av livsmiljöer och grupper av mikrober. Allt detta förbinder det med andra lika viktiga biogeokemiska cykler på jorden.
Allmänna egenskaper
Järn i form av olika kombinerade malmer är ett av de vanligaste grundämnena som utgör cirka 5 % av jordskorpan. De viktigaste järnh altiga mineralerna äroxider och sulfider (hematit, magnetit, goetit, pyrit, markasit). Denna metall finns också i meteoriter, på andra planeter och i solen. Järn finns i både hav och sötvatten.
Intressanta fakta
Här är några intressanta fakta om detta till synes enkla kemiska element:
- Järn är en viktig byggsten för växtnäring och hjälper till att transportera syre i blodet, vilket stöder livet på jorden.
- Det är en spröd fast substans, klassificerad som en metall i grupp 8 i grundämnenas periodiska system. I sin rena form korroderar den snabbt vid exponering för fuktig luft och höga temperaturer.
- Det är det fjärde mest förekommande grundämnet i jordskorpan efter vikt, och det mesta av jordens kärna tros vara järn.
- Det mesta används för att tillverka stål, en legering av järn och kol, som i sin tur används i tillverkning och konstruktion, såsom armerad betong.
- Rostfritt stål som innehåller minst 10,5 % krom är mycket motståndskraftigt mot korrosion. Den används i köksbestick och redskap som grytor i rostfritt stål.
- Att lägga till andra element kan ge stålet nya användbara egenskaper. Till exempel ökar nickel legeringens hållbarhet och gör den mer motståndskraftig mot värme och syror.
Kort information om elementet Fe
- Numberprotoner i kärnan: 26.
- Atomic Symbol: Fe.
- Medelmassa för en atom: 55,845 g/mol.
- Densitet: 7,874 gram per kubikcentimeter.
- Fas vid rumstemperatur: fast.
- Smältpunkt: 1538 0C.
- Kokpunkt: 2861 0C.
- Antal isotoper: 33.
- Stabla isotoper: 4.
Huvudapplikationer
Järn används i många sektorer som elektronik, tillverkning, fordon och konstruktion. Följande är tillämpningarna av järn:
- Som en primär beståndsdel i järnmetaller, legeringar och stål.
- En legering som använder kol, nickel, krom och olika andra grundämnen för att producera järn eller stål.
- I magneter.
- I färdiga metallprodukter.
- I industriell utrustning.
- I transportutrustning.
- I verktygen.
- Inom leksaker och sportartiklar.
Järn utgör 5 % av jordskorpan och är en av de vanligaste och mest använda metallerna. Detta element finns också i kött, potatis och grönsaker och är väsentligt för djur och människor. Det är en integrerad del av hemoglobin. Metallen är gråaktig till utseendet och mycket duktil och formbar. Det löser sig lätt i utspädda syror och är reaktivt. De viktigaste järnbrytningsområdena är Kina, Australien, Brasilien, Ryssland och Ukraina.
