Kaj je železo, od kod prihaja in kako se kopa? Ta uporabna kovina ima veliko uporab. Kemični element ima pomembno vlogo v svetovni industriji, cikel železa v naravi pa je pomemben v življenju planeta.
Kaj je železo?
Železo je kovinski element, ki je zelo kemično reaktiven, še posebej, ko je v interakciji s kisikom. Je eden najpogostejših elementov na Zemlji in v vesolju. Atomi železa vsebujejo 26 protonov v svojih jedrih. Kemični simbol - Fe (ferum) izhaja iz njegovega latinskega imena ferum. V čisti obliki je mehka in krhka kovina, ki je utrjena z nečistočami. V kombinaciji z ogljikom nastane jeklo, ki uporablja več kot 98 % železove rude, ki se danes izkoplje.
Vsi atomi železa v vesolju so nastali v jedrih zvezd med zadnjimi fazami fuzije in nato izpuščeni v vesolje v zvezdnih eksplozijah. Je četrti največjielement v zemeljski skorji za silicijem, kisikom in aluminijem. Kaj je železo? Je najpogostejši element, ki sestavlja naš planet, čeprav se večina po masi nahaja precej pod površjem – v zemeljskem jedru. Prisoten je v skoraj vseh kamninah skorje in plašča kot kemična sestavina na stotine različnih mineralov.
železova ruda
Ta kovina je redka v svoji čisti obliki. Nekateri meteoriti vsebujejo elementarno železo. Ta element kemično reagira s kisikom in vodo, da nastane minerale, ki vsebujejo železo. Vsak kamen, ki vsebuje dovolj te kovine, da se lahko kopa v gospodarske namene, se imenuje železova ruda. Njegovi najpogostejši minerali so:
- železov oksid (formula Fe2O3), ki nastane, ko je izpostavljen kisiku;
- hidrirani železov oksid, ki nastane z reakcijo v vodi.
Najpomembnejše železove rude so minerali železovega oksida, imenovani hematit in magnetit. Zaradi visoke koncentracije Fe so najbolj priljubljeni v industriji. Železo kopljejo na največjih nahajališčih rude. Najpogosteje so to formacije, ki so starodavne sedimentne kamnine. Vsebujejo plasti mineralov železovega oksida (formula Fe2O3) debeline do nekaj centimetrov.
Kje lahko najdem železo?
Pri sobni temperaturi jetrdna. Gre za sijočo sivo kovino, ki sčasoma rjavi, če je izpostavljena vlažnemu zraku. Združuje se s številnimi drugimi kovinami, da tvori zlitine. Obseg železa je precej obsežen. Ko se združi z ogljikom, postane jeklo. Lahko se kombinira tudi z drugimi kovinami, kot so nikelj, krom in volfram. Te zlitine so zelo močne in se lahko uporabljajo za izdelavo mostov in zgradb.
Železo je zelo starodavni element, ki se na Zemlji uporablja že dolgo časa. Predmeti iz njega so našli v starem Egiptu. Po njem je bilo poimenovano celo celo obdobje (1200-500 pr.n.št.) - železna doba, ko so ga uporabljali za izdelavo orodja in orožja. Če želite najti to uporabno kovino, jo morate iskati globoko pod zemljo. Najdemo ga tako v zemeljski skorji kot v zemeljskem jedru. Na Zemlji je več železa kot katera koli druga kovina. Ta element lahko najdemo tudi na drugih planetih, vključno z jedrom Jupitra in Saturna, pa tudi na rdeči prašni površini Marsa (zato se je imenoval Rdeči planet).
zemeljski cikel železa v naravi
Železo (Fe) sledi geokemičnemu ciklu, tako kot številna druga hranila. Običajno se sprošča v tla ali ocean zaradi preperevanja kamnin ali vulkanskih izbruhov. V kopenskem ekosistemu rastline najprej absorbirajo železo skozi svoje korenine iz tal. Je izjemno pomembno hranilo, ki se giblje med živimi organizmi in geosfero.
železoje pomembno omejujoče hranilo za rastline, ki ga uporabljajo za proizvodnjo klorofila. Fotosinteza je odvisna od zadostne zaloge te kovine. Rastline ga iz zemlje asimilirajo v korenine. Živali rastlino zaužijejo in jo uporabljajo za proizvodnjo hemoglobina. Ko umrejo, se razgradijo in bakterije vrnejo kovino v zemljo.
Sea Cycle of Iron
Morski cikel železa v naravi je zelo podoben zemeljskemu krogu. Ta proces se pojavi zaradi vitalne aktivnosti določenih mikroorganizmov, ki oksidirajo kovino v hidroksid in pridobivajo ogljik iz ogljikovega dioksida. Železne bakterije v reki, morju ali katerem koli drugem vodnem telesu črpajo energijo za svoj življenjski cikel, po njegovem zaključku pa se naselijo v tleh v obliki močvirne rude.
Pomembna je tudi vloga železa v oceanskih ekosistemih. Glavni proizvajalci, ki absorbirajo to kovino, so običajno fitoplankton ali cianobakterije. Železo nato potrošniki absorbirajo, ko zaužijejo te bakterije. Kroženje železa v naravi je izjemno zapleten proces. Odvisno je od številnih sočasnih dejavnikov: kemičnih reakcij, vrst habitatov in skupin mikrobov. Vse to ga povezuje z drugimi enako pomembnimi biogeokemičnimi cikli Zemlje.
Splošne značilnosti
Železo v obliki različnih kombiniranih rud je eden najpogostejših elementov, ki predstavljajo približno 5% zemeljske skorje. Najpomembnejši železonosni minerali sooksidi in sulfidi (hematit, magnetit, getit, pirit, markazit). Ta kovina je prisotna tudi v meteoritih, na drugih planetih in na soncu. Železo najdemo tako v morju kot v sladki vodi.
Zanimiva dejstva
Tu je nekaj zanimivih dejstev o tem na videz preprostem kemičnem elementu:
- Železo je bistveni gradnik za prehrano rastlin in pomaga prenašati kisik v krvi ter tako podpira življenje na Zemlji.
- Je krhka trdna snov, razvrščena kot kovina v skupini 8 v periodnem sistemu elementov. V svoji čisti obliki hitro korodira zaradi izpostavljenosti vlažnemu zraku in visokim temperaturam.
- Je četrti najbolj razširjen element v zemeljski skorji po teži, večina zemeljskega jedra pa naj bi bila železa.
- Večina se uporablja za izdelavo jekla, zlitine železa in ogljika, ki se nato uporablja v proizvodnji in gradbeništvu, kot je armirani beton.
- Nerjaveče jeklo, ki vsebuje najmanj 10,5 % kroma, je zelo odporno proti koroziji. Uporablja se v kuhinjskem priboru in pripomočkih, kot so lonci iz nerjavnega jekla.
- Dodajanje drugih elementov lahko jeklu zagotovi nove uporabne lastnosti. Na primer, nikelj poveča vzdržljivost zlitine in jo naredi bolj odporno na toploto in kisline.
Kratke informacije o elementu Fe
- Številkaprotoni v jedru: 26.
- Atomski simbol: Fe.
- Povprečna masa atoma: 55,845 g/mol.
- Gostota: 7,874 gramov na kubični centimeter.
- Faza pri sobni temperaturi: trdna.
- Tališče: 1538 0C.
- Vrelišče: 2861 0C.
- Število izotopov: 33.
- Stabilni izotopi: 4.
Glavne aplikacije
Železo se uporablja v številnih sektorjih, kot so elektronika, proizvodnja, avtomobilska industrija in gradbeništvo. Naslednje so aplikacije železa:
- Kot primarna sestavina železnih kovin, zlitin in jekla.
- Zlitina, ki uporablja ogljik, nikelj, krom in različne druge elemente za proizvodnjo železa ali jekla.
- V magnetih.
- V končnih kovinskih izdelkih.
- V industrijski opremi.
- V transportni opremi.
- V orodjih.
- V igračah in športnih izdelkih.
Železo predstavlja 5% zemeljske skorje in je ena najpogostejših in najpogosteje uporabljenih kovin. Ta element najdemo tudi v mesu, krompirju in zelenjavi ter je bistvenega pomena za živali in ljudi. Je sestavni del hemoglobina. Kovina je sivkastega videza ter zelo duktilna in kovljiva. Zlahka se raztopi v razredčenih kislinah in je reaktiven. Glavna območja rudarjenja železa so Kitajska, Avstralija, Brazilija, Rusija in Ukrajina.
