Żelazo | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Pozycja w układzie okresowym | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Symbol | Fe | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nazwisko | Żelazo | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Liczba atomowa | 26 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Grupa | 8 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kropka | 4- ty okres | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Blok | Zablokuj d | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Rodzina elementów | Metal przejściowy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektroniczna Konfiguracja | [ Ar ] 4 s 2 3 d 6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektrony według poziomu energii | 2, 8, 14, 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomowe właściwości pierwiastka | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Masa atomowa | 55,845 ± 0,002 u | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Promień atomowy (obliczony) | 140 po południu ( 156 po południu ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Promień kowalencyjny |
132 ± 15:00 ( niskie wirowanie ) 152 ± 18:00 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stan utlenienia | +2, +3 , +4, +6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektroujemności ( Paulinga ) | 1,83 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tlenek | Amfoteryczny | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energie jonizacji | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 re : 7.9024 eV | 2 II : 16,1877 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 e : 30,652 eV | 4 e : 54,8 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5 e : 75,0 eV | 6 e : 99,1 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7 e : 124,98 eV | 8 e : 151,06 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
9 e : 233,6 eV | 10 e : 262,1 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
11 e : 290,2 eV | 12 e : 330,8 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
13 e : 361,0 eV | 14 e : 392,2 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
15 e : 457 eV | 16 th : 489256 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
17 e : 1266 eV | 18 th : 1358 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
19 th : 1,456 eV | 20 e : 1582 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
21 e : 1689 eV | 22 nd : 1799 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
23 rd : 1950 eV | 24 th : 2023 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
25 th : 8828 eV | 26 E : 9,277.69 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Najbardziej stabilne izotopy | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Proste właściwości fizyczne ciała | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Państwo zwykłe | Ferromagnetyczne ciało stałe | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Alotrop w stanie standardowym | Żelazo α ( wyśrodkowany sześcienny ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Inne alotropy | Żelazo γ ( sześcienny skupiony na twarzy ) δ żelazo ( sześcienny skupiony na ciele ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Masa objętościowa | 7,874 g · cm -3 do ( 20 °C ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kryształowy system | Wyśrodkowany sześcienny | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Twardość | 4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kolor | Srebrzystobiały; szare refleksy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Punkt fuzji | 1538 ° C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Temperatura wrzenia | 2861 °C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energia termojądrowa | 13,8 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energia parowania | 349,6 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Objętość molowa | 7,09 × 10 -6 m 3 · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ciśnienie pary | 7,05 Pa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Prędkość dźwięku | 4910 m · s -1 do 20 °C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ogromne ciepło | 440 J · kg -1 · K -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Przewodnictwo elektryczne | 9,93 x 10 6 S · m -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Przewodność cieplna | 80,2 W · m -1 · K -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Rozpuszczalność | ziemia. w rozcieńczonym H 2 SO 4 , HCl | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Różnorodny | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N O CAS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N O ECHA | 100 028 270 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N O WE | 231-096-4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Środki ostrożności | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
SGH | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stan sproszkowany :
Niebezpieczeństwo H228, P210, H228 : Substancja stała łatwopalna P210 : Przechowywać z dala od źródeł ciepła / iskier / otwartego ognia / gorących powierzchni. - Zakaz palenia. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
WHMIS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Produkt niekontrolowanyTen produkt nie jest kontrolowany zgodnie z kryteriami klasyfikacji WHMIS. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Transport | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3178 : STAŁY NIEORGANICZNY, ŁATWOPALNY, INO Klasa: 4.1 Nalepka: 4.1 : Materiały stałe zapalne, materiały samoreaktywne i odczulone materiały stałe wybuchowe |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Jednostki SI i STP, chyba że zaznaczono inaczej. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Żelaza jest pierwiastkiem o liczbie atomowej do 26, o symbolu Fe.
Pojedynczy korpus to najpowszechniejszy metal i materiał ferromagnetyczny w życiu codziennym, najczęściej w postaci różnych stopów . Czyste żelazo jest plastycznym metalem przejściowym , ale dodatek bardzo niewielkich ilości dodatkowych pierwiastków znacznie modyfikuje jego właściwości mechaniczne. W połączeniu z węglem i innymi dodatkami tworzy stale , których wrażliwość na obróbkę cieplno-mechaniczną pozwala na dalsze urozmaicenie właściwości materiału.
Żelazo należy do grupy pierwiastków tworzących metale przejściowe , wykazuje charakterystyczne analogie z rutenem , osmem , kobaltem i niklem .
Żelazny 56 jest stabilny nuklidu najcięższe wynikających z topienia krzemu według reakcji a po nukleosynteza , co w rzeczywistości nikiel-56 , który jest nietrwały i daje 56 Fe dwóch rozpadów β + kawałka; pierwiastki o większej liczbie atomowej są syntetyzowane przez bardziej energetyczne reakcje zachodzące raczej podczas wybuchu supernowych .
Jądro żelaza 56 ma najniższą masę na nuklid ze wszystkich nuklidów, ale nie najwyższą energię wiązania, ze względu na nieco wyższy udział protonów niż nikiel 62, który ma najwyższą energię wiązania, najwyższą energię wiązania na nukleon.
Żelazo 56 wynika z naturalnego rozkładu nikiel 56 , niestabilny izotop wytworzonego w rdzeniu masywnych gwiazd przez stopienie krzemu 28 podczas alfa kaskadowych reakcjach których nikiel stopu właśnie dlatego, że ta ostatnia ma energię jądrową wiążącej. Za nukleon: kontynuując fuzja, na przykład do produkcji cynku 60 , zużywałaby energię zamiast ją uwalniać.
Żelazo ma 28 znanych izotopów o liczbach masowych od 45 do 72, a także sześć izomerów jądrowych . Spośród tych izotopów cztery są stabilne, 54 Fe, 56 Fe, 57 Fe i 58 Fe, 56 Fe jest najliczniejsze (91,754%), a następnie 54 Fe (5,845% prawdopodobnie nieznacznie radioaktywne z okresem półtrwania większym niż 3 , 1 × 10 22 lata), 57 Fe (2,119%) i 58 Fe (0,282%). Standardowa masa atomowa żelaza wynosi 55,845 (2) u .
Najbardziej stabilnym radioizotopem żelaza jest 60 Fe z okresem półtrwania wynoszącym 1,5 miliona lat, a następnie 55 Fe (2,7 lat), 59 Fe (niecałe 44,5 dnia) i 52 Fe (8,5 godziny).
Żelazo jest metalem najobficiej występującym w meteorytach, a także w jądrach planet , takich jak Ziemia .
Żelaza mineralny występuje w naturze w postaci czystej lub, rzadziej w postaci stopów niklu (od 5 do 18%) pierwotnego meteorytu ale także naziemnej żelaza o nazwie „ziemia”. Zbyt rzadki, a przede wszystkim rozpowszechniony, był wytwarzany sztucznie przez kowala i hutnika, a masowo w niektórych cywilizacjach kaukaskich przez ponad trzy tysiące lat z jego głównych minerałów. Kombinacje chemiczne i mineralne zawierające żelazo są obfite, ale prawdziwe stosunkowo czyste rudy o wysokiej zawartości żelaza są znacznie mniej powszechne i często bardzo zlokalizowane w większości znanych kopalni żelaza od wczesnego starożytności.
Żelazo jest 6 th najbardziej obfite element wszechświata , jest ukształtowany jako „ostatecznego elementu” z syntezy jądrowej , przez fuzję krzemu w masywnych gwiazd. Chociaż stanowi około 5% (masy) skorupy ziemskiej , uważa się, że jądro Ziemi jest w dużej mierze stopem żelaza i niklu, stanowiąc 35% masy Ziemi jako całości. Żelazo może w rzeczywistości najbardziej rozpowszechnionych pierwiastków w ziemi lub co najmniej porównywalne (tylko w 2 -tego położenia) masy do tlenu , ale tylko 4 p najbardziej rozpowszechnionych pierwiastków w skorupie.
Uważa się, że źródłem ziemskiego pola magnetycznego są prądy konwekcyjne w zewnętrznej warstwie jądra Ziemi (jądrze zewnętrznym), będącym głównie ciekłym „stopem” żelaza i niklu .
Żelazo odgrywa ważną rolę jako pierwiastek śladowy lub mikroskładnik odżywczy dla wielu gatunków oraz jako element regulujący amplitudę i dynamikę pierwotnej produktywności oceanów, co czyni go niezbędnym składnikiem morskich cykli biogeochemicznych i pochłaniaczy dwutlenku węgla .
Ostatnie dane pokazują, że oceaniczny cykl żelaza, który początkowo zakładano, że jest powiązany z dopływem pyłu bogatego w żelazo, jest w rzeczywistości znacznie bardziej złożony i ściśle biogeochemicznie powiązany z głównymi składnikami odżywczymi (węglowymi, azotowymi). W 2017 r. wykazano, że na ubogich w żelazo obszarach Antarktydy żelazo w postaci cząstek stałych z strugania skał przez lodowce jest alternatywnym źródłem żelaza, które fitoplankton potrafi wykorzystać. Badania wykazały, że niektóre fitoplankton wydają się czerpać korzyści z wysokiego poziomu CO 2 ., ale aby przyswoić ten CO 2potrzebują również żelaza; spekuluje się od końca XX -tego wieku, że zaszczepienie oceanu żelazem może pomóc zmiana limitu klimatu. Teraz odkrywamy, że w większości gatunków fitoplanktonu to żelazo może być przyswojone tylko w obecności węglanów. Problem: są one niszczone przez zakwaszenie wywołane solubilizacją CO 2 w wodzie.
Żelazo wykazuje metaliczny polimorfizm. Alotropia stosuje jednak podstawową zmianę w procesji właściwości fizycznych (rozszerzenie, rezystywność, ciepło właściwe związane ze strukturą krystalochemiczną itp .).
Jest to metal, który w zależności od temperatury wykazuje wyraźny polimorfizm metaliczny. W alotropia rozróżnia:
Czysta substancja topi się w temperaturze 1538 ° C z utajonym ciepłem topnienia , które jest rzędu 3,7 kcal / gram atomu . Wrzenie żelaza, charakteryzujące się utajonym ciepłem wrzenia rzędu 84,18 kcal/atom-gram, pojawia się w okolicach 2860 °C , w praktyce dla mniej lub bardziej zanieczyszczonego ciała prostego między 2750 °C a 3000 °C .
Żelazo jest nierozpuszczalne w wodzie iw zasadach. Jest atakowany przez kwasy.
Żelazo ma zasadniczo trzy stopnie utlenienia :
Żelazo w połączeniu z tlenem utlenia się w zależności od warunków do trzech tlenków żelaza :
Na wolnym powietrzu w obecności wilgoci koroduje tworząc rdzę składającą się z uwodnionych tlenków żelaza i tlenowodorotlenków , które można zapisać Fe 2 O 3 · n H 2 O i FeO (OH) · n H 2 Oodpowiednio. Ponieważ rdza jest materiałem porowatym, reakcja utleniania może rozprzestrzeniać się do wnętrza metalu, w przeciwieństwie do np. aluminium, które tworzy cienką warstwę nieprzepuszczalnego tlenku.
Spektroskopii mössbauerowskiej stanowi silne narzędzie do rozróżniania różnych stopniach utlenienia żelaza. Dzięki tej technice możliwe jest wykonanie analizy ilościowej w obecności mieszaniny faz żelaza.
W roztworze wodnym pierwiastek chemiczny żelazo występuje w postaci jonowej o dwóch głównych wartościowościach:
Pewna liczba jonów prowadzi do wytrącania jonów żelaza w roztworze. Jednym z nich jest jon wodorotlenowy HO - (patrz wyżej). Jon siarczkowy S 2− umożliwia tworzenie siarczku żelaza (II) FeS, siarczku żelaza (III) i Fe 2 S 3dla niezbyt kwaśnego pH. Rzeczywiście, musi być obecna rozsądna ilość jonów siarczkowych, co nie ma miejsca w przypadku kwaśnego pH, ponieważ jon siarczkowy jest wtedy w postaci dikwasowej, siarkowodór H 2 S.
Potencjały odniesienia par żelaza to :
Fe 2+ / Fe: E ° = −0,44 V Fe 3+ / Fe 2+ : E ° = +0,77 VWskazuje to, że metaliczne żelazo nie jest stabilne w środowisku wodnym. Im niższe pH, tym szybciej się utlenia.
Wskazuje to również, że w obecności rozpuszczonego tlenu ( E ° (O 2/ H 2 O) = 1,3 V ), jony żelaza (II) również nie są stabilne.
Te potencjały odniesienia zmieniają się w zależności od jonów obecnych w roztworze, zwłaszcza jeśli stałe stabilności odpowiednich kompleksów Fe (II) i Fe (III) są wyraźnie różne.
Redoks sposób miareczkowania żelaza (II), jony, na przykład przez ceru (IV), jony (CE 4+ / CE 3+ para ) lub nadmanganian MnO 4 - jony (MnO 4 - / Mn 2 para + w środowisku kwasu siarkowego ).
Chociaż redukcja jonów żelaza do metalicznego żelaza jest możliwa, rzadko odbywa się to z roztworu wodnego.
Wiele kompleksów żelaza w roztworze wodnym można łatwo utworzyć przez proste dodanie ligandu (przy odpowiednim pH). Do najczęstszych kompleksów należą te, w których występują ligandy:
Kompleksy te umożliwiają przygotowanie błękitu pruskiego ;
W chemii analitycznej kompleks ten umożliwia oznaczenie koloru jonów żelaza (III);
Para redoks składająca się z tych dwóch kompleksów jest stosowana jako wskaźnik miareczkowania utleniająco-redukcyjnego;
Kompleks ten umożliwia podkreślenie niewielkiej ilości jonu żelaza (III) w roztworze dzięki charakterystycznemu kolorowi.
Pierwszym kompleksem metaloorganicznym wyizolowanym jako taki w 1951 r. był kompleks żelaza: ferrocen . Składa się z jonu żelaza (II) z dwoma jonami cyklopentadienylowymi C 5 H 5- . Od tego czasu powstało wiele innych kompleksów, czy to pochodzących z ferrocenu, czy też o zupełnie innym charakterze.
Większość żelaza w skorupie łączy się z tlenem, tworząc rudy tlenku żelaza, takie jak hematyt ( Fe 2 O 3), magnetyt ( Fe 3 O 4) I limonit ( Fe 2 O 3 · n H 2 O). Tlenek magnetyczny lub magnetyt Fe 3 O 4 jest znany od starożytnej Grecji. Jej nazwa pochodzi od góry Magnetos (wielka góra), greckiej góry szczególnie bogatej w ten minerał .
Około jeden na dwadzieścia meteorytów zawiera taenit , unikalny mineralny stop żelaza i niklu (35-80% żelaza) i kamacyt (90-95% żelaza). Chociaż rzadko, meteoryty żelazne są źródłem niklowanego żelaza, to błyskawiczny żelazo przybyciu na powierzchni Ziemi wynosi co pochodzeniu przemysłu stalowego w etymologicznym sensie; drugim naturalnym źródłem żelaza lekko niklowanego są złoża żelaza tellurowego lub rodzimego żelaza mineralogów, które są rzadsze.
Czerwony kolor powierzchni Marsa zawdzięcza regolitowi bogatemu w amorficzny hematyt ; czerwona planeta jest w pewnym sensie „zardzewiały planety”.
90% złóż rudy żelaza na świecie jest zatrzymywanych w cienkiej warstwie bardzo bogatej w Fe (II), pasmową warstwę żelaza. We wczesnych stadiach życia, w eonie archaicznym, około -2 do -4 Ga , sinice żyją w oceanach Fe(II). Kiedy zaczynają fotosyntezę, wytworzony tlen rozpuszcza się i reaguje z Fe (II), tworząc tlenki Fe (III), które wytrącają się na dnie oceanu. Po spożyciu Fe (II) tlen jest skoncentrowany w oceanach, a następnie w atmosferze, stanowiąc truciznę dla protożycia. Tak więc pasma żelaza pasmowego znajdują się systematycznie między warstwami geologicznymi masywów krystalicznych (łupki, gnejsy itp. ) a dolomitowymi warstwami wapienia (koralami) stanowiącymi masywy przedalpejskie.
Żelazo było znane już w Chalcolithic przez telluryczne stron żelaza, a zwłaszcza meteorytów żelaznych często już stopowych o wysokiej jakości, a nie ma pewności, że jego metalurgia pozostały poufne, ponieważ często jest szacowany aż do XII th wieku przed naszą erą. AD , okres który wyznacza precyzyjnie początku „ epoki żelaza ” wokół XV th wieku pne. AD Hetyci, w Anatolii, rozwinęła się dość dobre opanowanie okuciem, ich tradycja ustalania swój początek w kaukaskim regionie , a technika ta wydaje się również, aby były znane dość wcześnie w północnych Indiach , zwłaszcza w Uttar Pradesh .
W świecie hellenistycznym żelazo jest atrybutem Hefajstosa , greckiego boga metalurgii i wulkanów. Wśród Rzymian, zawsze wykuty przez Wulkana, italskiego awatara Hefajstosa, jest książęcym atrybutem Marsa. W alchemicy dali żelaznej nazwę Mars, bóg wojny w mitologii rzymskiej .
Aż do połowy średniowiecza , Europa rafinowany żelaza za pomocą pieców , które nie produkują żeliwa ; technicznych wielki piec , który sam produkuje surówkę z węgla i rud żelaza , został opracowany w Chinach w połowie V th wieku pne. AD . To jest powszechne w Europie Zachodniej od połowy XV -go wieku .
Zachód niezależnie wymyślania technikę ponad tysiąc lat po Chinach. Według starożytnej doxographer Theophrastus było Delas, A Frygijski , który wynalazł żelaza.
Drobne zmiany w litych częściach metalowych uzyskiwane w wyniku fizycznej pracy kowala (młotkowanie, ogrzewanie, stopy powierzchniowe itp. ) mają dla chemika bardzo małe znaczenie . Chemia żelaza w dużej mierze zapomina o wyjątkowo dobrej ocenie kowali lub kuźni w długiej historii technicznej żelaza.
Główne kraje produkujące rudę żelaza w 2013 roku to:
Kraj | Ruda
(mln ton) |
% świat
Ruda żelaza |
Zawartość żelaza
(mln ton) |
% świat
zawartość żelaza |
|
---|---|---|---|---|---|
1 | Chiny | 1450,0 | 45,9 | 436,0 | 29,5 |
2 | Australia | 609.0 | 19,3 | 377,0 | 25,5 |
3 | Brazylia | 386,27 | 12.2 | 245,67 | 16,6 |
4 | Indie | 150,0 | 4,7 | 96,0 | 6,5 |
5 | Rosja | 105,0 | 3,3 | 60,7 | 4.1 |
6 | Afryka Południowa | 71,53 | 2,3 | 45,7 | 3.1 |
7 | Ukraina | 81,97 | 2,6 | 45,1 | 3,0 |
8 | Stany Zjednoczone | 53,0 | 1,7 | 32,8 | 2.2 |
9 | Kanada | 42,8 | 1,4 | 26,0 | 1,8 |
10 | Iran | 50,0 | 1,6 | 24,0 | 1,6 |
11 | Szwecja | 26.04 | 0,8 | 17.19 | 1.2 |
12 | Kazachstan | 25,5 | 0,8 | 14,5 | 1,0 |
13 | Chile | 17.11 | 0,5 | 9.09 | 0,6 |
14 | Mauretania | 13,0 | 0,4 | 7,8 | 0,5 |
15 | Meksyk | 14,5 | 0,5 | 7,53 | 0,5 |
16 | Wenezuela | 10.58 | 0,3 | 6.58 | 0,4 |
17 | Malezja | 10,0 | 0,3 | 5,7 | 0,4 |
18 | Peru | 6,79 | 0,2 | 4,55 | 0,3 |
19 | Mongolia | 6.01 | 0,2 | 3,79 | 0,3 |
20 | indyk | 4.45 | 0,1 | 2,98 | 0,2 |
Razem na świecie | 3 160 | 100 | 1480 | 100 |
Główne firmy produkujące rudy żelaza na świecie w 2008 roku to:
W 2007 roku Chiny wyprodukowały jedną trzecią światowej stali i 50% eksportu rudy żelaza.
Większość metali na bazie żelaza ma właściwości magnetyczne. Ta właściwość upraszcza ich sortowanie. W drugiej połowie XX -go wieku, niski koszt złomu sprawia elektryczne huty bardziej konkurencyjny niż piece upy .
Żelazo jest pozyskiwane na skalę przemysłową poprzez redukcję tlenków żelaza zawartych w rudzie przy użyciu tlenku węgla (CO) z węgla ; można to osiągnąć od epoki żelaza , aż do XIX th wieku w niektórych częściach świata, poprzez redukcję rudy z węglem w dnie pieca lub dolnej domu. Otrzymujemy, bez przechodzenia przez fazę ciekłą, niejednorodną masę żelaza, stali, a nawet żeliwa zmieszanego z żużlem , zwaną „ szkłem powiększającym ”, „massiot” lub „żelazną gąbką”. Aby metal nadawał się do obróbki przedmiotów, „szkło powiększające” można rozbić i posortować według rodzaju zawartości węgla lub po prostu bezpośrednio sprasować w kuźni.
To właśnie wraz z rozwojem młynów i energetyki hydraulicznej mogła rozwinąć się linia techniczna wielkiego pieca i generalnie została narzucona ze szkodą dla wielkiego pieca. Główna różnica w tym procesie polega na tym, że redukcja tlenków żelaza następuje w tym samym czasie co wytapianie . Metal wytwarzany jest w fazie ciekłej w postaci żeliwa, które pochłonęło część węgla z koksu i które topi się łatwiej niż żelazo (niższa temperatura topnienia co najmniej 200 ° C ). Ale żeliwo będzie musiało być potem przerobione na żelazo.
Również przez dodanie krzemionki do wapiennej rudy skały płonnej lub wapienia do krzemionkowej rudy skały płonnej weszliśmy do wielkiego pieca: dokładna proporcja krzemionki i wapienia daje łatwo topliwy żużel, który oddziela naturalnie płynne żeliwo . Wielkie piece przez długi czas pracowały na węglu drzewnym. Koks , twardsze i bardziej liczne, wykonane, że można dokonać wiele wyższe piece ale wytwarzania wytopu załadowany siarki .
Aby uzyskać metal do kucia, konieczne jest udoskonalenie żeliwa. Ten etap, realizowany w stalowni , polega zasadniczo na odwęgleniu żeliwa w celu uzyskania stopu o niższej zawartości węgla: żelaza lub stali. W konwertorze żeliwo jest przekształcane w stal . W tym zbiorniku tlen jest wdmuchiwany na żeliwo w celu usunięcia węgla .
Podczas gdy usuwanie węgla poprzez spalanie z tlenem jest głównym etapem rafinacji surówki, huta będzie również:
W niektórych przypadkach obfitość gazu ziemnego lub trudności z przystosowaniem rudy żelaza do wielkiego pieca doprowadziły do przyjęcia procesu tzw. „ redukcji bezpośredniej ”. Zasada polega na redukcji żelaza zawartego w rudach bez przechodzenia przez etap wytapiania (jak w wielkim piecu), za pomocą gazów redukujących otrzymywanych z węglowodorów lub węgla . Opracowano wiele metod. W 2010 roku 5% wyprodukowanej stali pochodziło z żelaza uzyskanego w bezpośredniej redukcji.
Żelazo jest rzadko używane w stanie czystym (z wyjątkiem rozwiązywania pewnych problemów ze spawalnością, w szczególności w przypadku stali nierdzewnych ). Topnienia i stali ( 1000 Mt ) są głównymi stopy:
Dodatek różnych pierwiastków dodatkowych umożliwia uzyskanie żeliwa i stali specjalnych, jednak pierwiastkiem mającym największy wpływ na właściwości tych stopów pozostaje węgiel.
Stale nierdzewne swoją odporność na korozję zawdzięczają obecności chromu, który utleniając się tworzy cienką warstwę ochronną.
Nazwa „drut” nie oznacza drutu z czystego żelaza, drut jest w rzeczywistości wykonany z miękkiej stali, bardzo plastycznej.
Żelazo metaliczne i jego tlenki są od dziesięcioleci używane do utrwalania informacji analogowych lub cyfrowych na odpowiednich nośnikach ( taśmy magnetyczne, kasety audio i wideo, dyskietki ). Stosowanie tych materiałów jest jednak obecnie wypierane przez związki o lepszej przenikalności , na przykład w dyskach twardych .
Żelazo jest niezbędnym pierwiastkiem w ludzkim ciele. W pierwszych latach życia dziecka zapotrzebowanie na żelazo w diecie jest bardzo duże, pod wpływem niedoboru pokarmu ( niedokrwistość z niedoboru żelaza ). Ponadto przedawkowanie żelaza jest również szkodliwe dla zdrowia. Rzeczywiście, zbyt dużo żelaza zwiększałoby ryzyko zapalenia wątroby , raka i mogłoby mieć związek z chorobą Parkinsona .
Hemoglobiny z krwi jest metaloproteiny składa się z żelaza (II). Ten kompleks umożliwia czerwonym krwinkom przenoszenie tlenu z płuc do komórek w ciele. Rozpuszczalność tlenu we krwi jest rzeczywiście niewystarczająca, aby skutecznie zaopatrywać komórki. Kompleks ten składa się z kationu Fe(II) skompleksowanego przez cztery atomy azotu z porfiryny i azotu w histydyny pozostałości należące do łańcucha białkowego. Szóste miejsce kompleksowania żelaza jest albo puste, albo zajęte przez cząsteczkę tlenu.
Warto zauważyć, że żelazo (II) wiąże cząsteczkę tlenu bez utleniania. Wynika to z zatykania się żelaza przez białko.
Żelazo jest pierwiastkiem śladowym i jedną z podstawowych soli mineralnych występujących w żywności , ale w niektórych formach może być toksyczne. Niedobór żelaza jest źródłem anemii i może wpływać na rozwój poznawczy i społeczno-emocjonalny mózgu dziecka lub nasilać skutki niektórych zatruć ( np. zatrucia ołowiem ).
Żelazo jest niezbędne do transportu tlenu i tworzenia czerwonych krwinek we krwi . Jest to istotny składnik mitochondriów , ponieważ jest częścią kompozycji hemu z cytochromu C . Odgrywa również rolę w tworzeniu nowych komórek , hormonów i neuroprzekaźników . Żelazo zawarte w roślinach (tzw. żelazo „niehemowe”) Fe 3+ lub żelazo żelazowe jest gorzej przyswajalne przez organizm niż to zawarte w surowej żywności pochodzenia zwierzęcego (żelazo „hemowe”) Fe 2+ lub żelazo żelazne . Gotowanie mięsa przekształca część żelaza hemowego w żelazo niehemowe, które jest mniej biodostępne . Jednak wchłanianie żelaza jest zwiększone, jeśli jest spożywane z pewnymi składnikami odżywczymi , takimi jak witamina C lub sok z cytryny. Dolewanie soku z cytryny do jedzenia jest zatem doskonałym nawykiem kulinarnym, jeśli brakuje Ci żelaza; z drugiej strony suplementacja witaminy C jest bezużyteczna, jeśli nie ma niedoboru witaminy C (ekstremalnym niedoborem jest szkorbut), nawet jeśli nie może to prowadzić do hiperwitaminozy, ponieważ witamina C jest rozpuszczalna w wodzie (a zatem jej nadmiar jest eliminowany przez pocenie i dróg moczowych). Podobnie jak wołowina, owady są dobrym źródłem żelaza.
Z drugiej strony jego wchłanianie hamuje spożywanie herbaty i/lub kawy, ponieważ taniny (polifenole) są chelatorami żelaza. Dlatego osobom zagrożonym (nastolatkom, kobietom w ciąży, kobietom w wieku rozrodczym, wegetarianom) oraz osobom pijącym herbatę lub kawę zaleca się wypicie jej na godzinę przed posiłkiem lub dwie po nim.
Nagromadzenie żelaza w organizmie prowadzi do śmierci komórek. Naukowcy z Inserm podejrzewają, że z tego powodu nadmiar żelaza może być zaangażowany w degenerację neuronów u pacjentów z chorobą Parkinsona.
Dla kobiet w okresie menopauzy i dorosłych mężczyzn zalecane dzienne spożycie żelaza wynosi 10 mg ; to zapotrzebowanie żywieniowe wynosi od 16 do 18 mg dla kobiet od okresu dojrzewania do menopauzy .
Żelazo jest używane jako lek. Stosuje się go w przypadkach niedoboru żelaza (zwanego „niedoborem żelaza”), który może powodować osłabienie lub nawet niedokrwistość z niedoboru żelaza . Może być podawany doustnie lub jako zastrzyk.
Światowa produkcja rudy żelaza wyniosła w 2010 r. 2,4 mld ton, w dużej mierze napędzana przez Chiny (37,5%), wyprzedzając Australię (17,5%), Brazylię (15,4%), Indie (10,8%), Rosję (4,2%) i Ukrainę (3,0%); Światowe rezerwy rudy żelaza szacowane są na 180 mld ton, w tym 87 mld ton żelaza i są w posiadaniu głównie Ukrainy (16,7%), Brazylii (16,1%) i Rosji (13,9%). Chiny wyprodukowały 60% światowego żelaza metalicznego w 2010 roku (około 600 milionów z 1 miliarda ton) i 45% światowej stali (około 630 milionów z 1,4 miliarda ton), wyprzedzając Japonię (8,2% żelaza i 7,9%). stali produkowanej na świecie).
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||||||||||||||||
1 | H | Hej | |||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Być | b | VS | NIE | O | fa | Urodzony | |||||||||||||||||||||||||
3 | nie dotyczy | Mg | Glin | tak | P | S | Cl | Ar | |||||||||||||||||||||||||
4 | K | To | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Współ | Lub | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | |||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Tak | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Płyta CD | W | Sn | Sb | ty | ja | Xe | |||||||||||||||
6 | Cs | Ba | To | Pr | Nd | Po południu | Sm | Miał | Bóg | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Czytać | Hf | Twój | W | Re | Kość | Ir | Pt | W | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | W | Rn | ||
7 | Fr | Ra | Ac | Cz | Rocznie | U | Np | Mógłby | Jestem | Cm | Bk | cf | Jest | Fm | Md | Nie | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og | |
8 | 119 | 120 | * | ||||||||||||||||||||||||||||||
* | 121 | 122 | 123 | 124 | 125 | 126 | 127 | 128 | 129 | 130 | 131 | 132 | 133 | 134 | 135 | 136 | 137 | 138 | 139 | 140 | 141 | 142 |
Metale alkaliczne |
Ziemia alkaliczna |
Lantanowce |
Metale przejściowe |
Słabe metale |
metalem loids |
Długoterminowe metale |
geny halo |
Gazy szlachetne |
Przedmioty niesklasyfikowane |
aktynowce | |||||||||
Superaktynowce |