De jern er et overgangsmetall som tilhører gruppe 8 eller VIIIB i det periodiske systemet og er representert med det kjemiske symbolet Fe. Det er et gråaktig, duktilt, formbart og svært seig metall, brukt i mange bruksområder med stor nytte for mann og kvinne.
Den utgjør 5% av jordskorpen, og er også det nest mest vanlige metallet etter aluminium. Dessuten overskrides overflod av oksygen og silisium. Imidlertid, med hensyn til jordens kjerne, består 35% av den av metallisk og flytende jern.
Utenfor jordens kjerne er jern ikke i metallisk form, da det raskt oksideres når det utsettes for fuktig luft. Den ligger i basaltbergarter, karbonholdige sedimenter og i meteoritter; generelt legert med nikkel, som i mineralet kamacitt.
De viktigste jernmineralene som brukes til gruvedrift er følgende: hematitt (jernoksid, FetoELLER3), magnetitt (ferro-jernoksid, Fe3ELLER4), limonitt (hydratisert jernholdig oksydhydroksyd, [FeO (OH) · nHtoO]) og sideritt (jernkarbonat, FeCO3).
I gjennomsnitt har mennesket et innhold på 4,5 g jern, hvorav 65% er i form av hemoglobin. Dette proteinet griper inn i transporten av oksygen i blodet og i distribusjonen til de forskjellige vevene, for dets etterfølgende opptak av myoglobin og neuroglobin..
Til tross for de mange fordelene med jern for mennesker, kan overflødig metall ha svært alvorlige giftige virkninger, spesielt på leveren, det kardiovaskulære systemet og bukspyttkjertelen. slik er tilfellet med arvelig sykdom hemokromatosia.
Jern er synonymt med konstruksjon, styrke og kriger. På den annen side, på grunn av sin overflod, er det alltid et alternativ å vurdere når det gjelder utvikling av nye materialer, katalysatorer, medikamenter eller polymerer; og til tross for den røde fargen på rusten, er det et miljøgrønt metall.
Artikkelindeks
Jern har blitt bearbeidet i årtusener. Imidlertid er det vanskelig å finne jernobjekter fra så eldgamle tider på grunn av deres følsomhet for korrodering, noe som forårsaker ødeleggelse av dem. De eldste kjente jernobjektene ble laget av de som ble funnet i meteoritter.
Slik er tilfellet med en slags perler laget i 3500 f.Kr., funnet i Gerzah, Egypt, og en dolk funnet i graven til Tutankhamun. Jernmeteoritter er preget av et høyt nikkelinnhold, og det var derfor det var mulig å identifisere opprinnelsen i disse gjenstandene.
Bevis på støpejern ble også funnet i Asmar, Mesopotamia og Tail Chagar Bazaar, i Syria, mellom 3000 og 2700 f.Kr. Selv om smelting av jern begynte i bronsealderen, tok det århundrer før den brøt ut bronse.
Det ble også funnet støpejernsgjenstander i India, 1800 til 1200 f.Kr. og i Levanten, omkring 1500 f.Kr. Det antas at jernalderen begynte i år 1000 f.Kr., da produksjonskostnadene ble redusert.
Det dukker opp i Kina mellom 700 og 500 f.Kr., sannsynligvis transportert gjennom Sentral-Asia. De første jernobjektene ble funnet i Luhe Jiangsu, Kina.
Smijerns ble produsert i Europa ved bruk av såkalte galasmedier. Prosessen krevde bruk av kull som drivstoff.
Middelalderens høyovner var 3,0 m høye, laget av brannhemmende murstein, og luft ble tilført med manuell belg. I 1709 etablerte Abraham Darby en koksovn for å produsere smeltet jern, som erstattet kull..
Tilgjengeligheten av billig jern var en av faktorene som førte til den industrielle revolusjonen. I denne perioden begynte raffinering av råjern til smijern, som ble brukt til å bygge broer, skip, lager etc..
Stål bruker en høyere karbonkonsentrasjon enn smijern. Stål ble produsert i Luristan, Persia, i 1000 f.Kr. I den industrielle revolusjonen ble det utviklet nye metoder for å produsere jernstenger uten karbon, som senere ble brukt til å produsere stål.
På slutten av 1850-tallet utviklet Henry Bessemer å blåse luft i smeltet råjern for å produsere mildt stål, noe som gjorde produksjonen av stål mer økonomisk. Dette resulterte i en reduksjon i produksjonen av smijern..
Metallisk glans med en gråaktig fargetone.
55,845 u.
26
1.533 ºC
2862 ºC
-Omgivelsestemperatur: 7,874 g / ml.
-Smeltepunkt (væske): 6,980 g / ml.
13,81 kJ / mol
340 kJ / mol
25,10 J / (mol K)
-Første ioniseringsnivå: 762,5 kJ / mol (Fe+ gassformig)
-Andre ioniseringsnivå: 1561,9 kJ / mol (Feto+ gassformig)
-Tredje nivå ionisering: 2,957, kJ / mol (Fe3+ gassformig)
1,83 på Pauling-skalaen
Empirisk kl
80,4 W / (m K)
96,1 Ω · m (ved 20 ºC)
770 ° C, ca. Ved denne temperaturen er jern ikke lenger ferromagnetisk..
Stabile isotoper: 54Fe, med en overflod på 5,85%; 56Fe, med en overflod på 91,75%; 57Fe, med en overflod på 2,12%; Y 57Fe, med en overflod på 0,28%. Å være 56Fe er den mest stabile og rikelig isotopen, det er ikke overraskende at atomvekten til jern er veldig nær 56 u.
Mens radioaktive isotoper er: 55Tro, 59Tro og 60Tro.
Jern ved romtemperatur krystalliserer seg til den kroppssentrerte kubiske strukturen (bcc), som også er kjent som α-Fe eller ferrit (innenfor metallurgisk sjargong). Siden det kan vedta forskjellige krystallinske strukturer avhengig av temperatur og trykk, sies det at jern er et allotropisk metall.
Allotrope bcc er vanlig jern (ferromagnetisk), den som folk vet så mye om og tiltrekkes av magneter. Ved oppvarming over 771 ºC blir den paramagnetisk, og selv om krystallet bare utvides, ble denne “nye fasen” tidligere ansett som β-Fe. De andre allotropene av jern er også paramagnetiske.
Mellom 910 ° C og 1394 ° C er jern funnet som austenitt eller γ-Fe allotrope, hvis struktur er ansiktssentrert kubikk, fcc. Omdannelsen mellom austenitt og ferrit har stor innvirkning på stålproduksjonen; siden karbonatomer er mer løselig i austenitt enn i ferrit.
Og så, over 1394 ° C til smeltepunktet (1538 ° C), kommer jern tilbake for å ta i bruk bcc-strukturen, δ-Fe; men i motsetning til ferritt er denne allotropen paramagnetisk.
Ved å øke trykket til 10 GPa, ved en temperatur på noen hundre grader Celsius, utvikler α- eller ferrittallotropen seg til ε allotropen, epsilon, karakterisert ved krystallisering i en kompakt sekskantet struktur; det vil si med de mest komprimerte Fe-atomer. Dette er den fjerde allotrope jernformen.
Noen studier teoretiserer om den mulige eksistensen av andre jernallotroper under slike trykk, men ved enda høyere temperaturer.
Uansett jernallotropen og temperaturen som "rister" Fe-atomene, eller trykket som komprimerer dem, samhandler de med hverandre med de samme valenselektronene; disse er de som vises i deres elektroniske konfigurasjon:
[Ar] 3d6 4sto
Derfor er det åtte elektroner som deltar i metallbindingen, enten den er svekket eller forsterket under allotropiske overganger. På samme måte er det disse åtte elektronene som definerer jernets egenskaper, for eksempel dets termiske eller elektriske ledningsevne..
De viktigste (og vanligste) oksidasjonsantallene av jern er +2 (Feto+) og +3 (Fe3+). Faktisk vurderer den konvensjonelle nomenklaturen bare disse to tallene eller tilstandene. Imidlertid er det forbindelser der jern kan vinne eller miste et annet antall elektroner; det vil si at eksistensen av andre kationer antas.
For eksempel kan jern også ha oksidasjonstall på +1 (Fe+), +4 (Fe4+), +5 (Fe5+), +6 (Fe6+) og +7 (Fe7+). De anioniske artene ferrerer, FeO4to-, har jern med et oksidasjonsnummer på +6, siden de fire oksygenatomene har oksidert det til et så ekstremt.
På samme måte kan jern ha negative oksidasjonstall; slik som: -4 (Fe4-), -2 (Feto-) og -1 (Fe-). Imidlertid er forbindelser med jernsentre med disse elektrongevinstene svært sjeldne. Det er derfor, selv om det overgår mangan i denne forbindelse, danner sistnevnte mye mer stabile forbindelser med sitt utvalg av oksidasjonstilstander..
Resultatet, for praktiske formål, bør du bare vurdere Feto+ o Tro3+; de andre kationene er reservert for noe spesifikke ioner eller forbindelser.
Det er nødvendig å fortsette til stedet for malmene til de mest passende mineralene for gruvedrift av jern. Mineralene som er mest brukt for å oppnå det er følgende: hematitt (FetoELLER3), magnetitt (Fe3ELLER4) limonitt (FeO · OH · nHtoO) og sideritt (FeCO3).
Så er det første trinnet i utvinningen å samle bergartene med jernmalmmalmene. Disse steinene knuses for å bryte dem i små biter. Deretter er det en fase med valg av bergfragmenter med jernmalm.
I valget følges to strategier: bruk av magnetfelt og sedimentering i vann. Bergfragmentene utsettes for et magnetfelt og mineralfragmentene er orientert i det, og kan dermed skilles fra hverandre.
I den andre metoden blir de steinete fragmentene dumpet i vannet, og de som inneholder jern, fordi de er tyngre, legger seg på bunnen av vannet, og etterlater gangen i den øvre delen av det fordi det er lettere.
Jernmalmene transporteres til masovnene, hvor de dumpes sammen med koks som har rollen som drivstoff- og karbonleverandør. I tillegg tilsettes kalkstein eller kalkstein som oppfyller funksjonen til fluks.
I masovnen, med den forrige blandingen, injiseres varm luft ved en temperatur på 1000 ºC. Jern smeltes ved forbrenning av kull som bringer temperaturen til 1800 ºC. Når det er flytende, kalles det grisejern, som akkumuleres i bunnen av ovnen..
Råjern fjernes fra ovnen og helles i containere som skal transporteres til et nytt støperi. mens slaggen, en urenhet som ligger på overflaten av råjernet, kastes.
Råjern helles ved bruk av øser i en omformerovn, sammen med kalkstein som fluss, og oksygen innføres ved høye temperaturer. Dermed reduseres karboninnholdet, og raffinerer råjernet for å gjøre det til stål.
Deretter føres stålet gjennom elektriske ovner for produksjon av spesialstål.
Fordi det er et metall med lave produksjonskostnader, formbart, duktilt og motstandsdyktig mot korrosjon, har det blitt gjort til det mest nyttige metallet for mennesker, i forskjellige former: smidd, støpt og stål av forskjellige typer.
Jern brukes til konstruksjon av:
-Broer
-Baser for bygninger
-Dører og vinduer
-Skipsskrog
-Ulike verktøy
-Rør for drikkevann
-Rør for oppsamling av kloakk
-Hagemøbler
-Barer for hjemmets sikkerhet
Den brukes også til produksjon av husholdningsredskaper, for eksempel gryter, panner, kniver, gafler. I tillegg brukes den til produksjon av kjøleskap, ovner, vaskemaskiner, oppvaskmaskiner, blender, ovner, brødristere.
Kort sagt, jern er til stede i alle gjenstander som omgir mennesket.
Metallisk jern kan også fremstilles som nanopartikler, som er svært reaktive og beholder de magnetiske egenskapene til det makroskopiske faste stoffet..
Disse sfærene av Fe (og deres flere tilleggsmorfologier) brukes til å rense vann fra organiske klorforbindelser, og som medikamentbærere rettet mot å velge regioner i kroppen gjennom påføring av et magnetfelt..
På samme måte kan de tjene som katalytiske bærere i reaksjoner der karbonbindinger brytes, C-C.
Jernholdig oksyd, FeO, brukes som pigment for krystaller. Jernoksid, FetoELLER3, Det er grunnlaget for en serie pigmenter som spenner fra gul til rød, kjent som venetiansk rød. Den røde formen, kalt rouge, brukes til å polere edle metaller og diamanter.
Ferro-ferric oxide, Fe3ELLER4, Den brukes i ferritter, stoffer med høy magnetisk tilgjengelighet og elektrisk motstand, som kan brukes i visse dataminne og i belegg av magnetbånd. Det har også blitt brukt som pigment og poleringsmiddel.
Jernsulfatheptahydrat, FeSO47HtoEller det er den vanligste formen for jernholdig sulfat, kjent som grønn vitriol eller kobber. Det brukes som reduksjonsmiddel og til fremstilling av blekk, gjødsel og plantevernmidler. Den finner også bruk i galvanisering av jern..
Ferrisulfat, Feto(SW4)3, Det brukes til å skaffe jernalum og andre jernforbindelser. Det fungerer som et koaguleringsmiddel ved rensing av avløpsvann, og som et mordant i farging av tekstiler.
Jernklorid, FeClto, Det brukes som et mordant og reduksjonsmiddel. I mellomtiden, jernklorid, FeCl3, Det brukes som kloreringsmiddel for metaller (sølv og kobber) og noen organiske forbindelser.
Fe-behandlingen3+ med heksocyanoferrationen [Fe (CN)6]-4 produserer et blått bunnfall, kalt preussisk blått, brukt i maling og lakk.
Generelt anbefales et inntak på 18 mg / dag jern. Blant matvarene som gir det i det daglige kostholdet, er følgende:
Skalldyr gir jern i hemform, så det er ingen hemning i tarmabsorpsjonen av det. Muslingen gir opptil 28 mg jern per 100 g; derfor ville denne mengden musling være tilstrekkelig til å tilfredsstille det daglige behovet for jern.
Spinat inneholder 3,6 mg jern per 100 g. Bifforgankjøtt, for eksempel kalvlever, inneholder 6,5 mg jern per 100 g. Det er sannsynlig at blodpølsens bidrag er noe høyere. Blodpølse består av porsjoner av tynntarmen, fylt med storfeblod.
Belgfrukter, som linser, inneholder 6,6 mg jern per 198 g. Rødt kjøtt inneholder 2,7 mg jern per 100 g. Gresskarfrø inneholder 4,2 mg per 28 g. Quinoa inneholder 2,8 mg jern per 185 g. Det mørke kjøttet fra kalkunen inneholder 2,3 mg per 100 g. Brokkoli inneholder 2,3 mg per 156 mg.
Tofu inneholder 3,6 mg per 126 g. I mellomtiden inneholder mørk sjokolade 3,3 mg per 28 g.
Funksjonene som jern oppfyller, spesielt hos virveldyr levende vesener, er utallige. Det anslås at mer enn 300 enzymer krever jern for å fungere. Blant enzymene og proteinene som bruker det, heter følgende:
-Proteiner som har hemgruppen og ikke har enzymatisk aktivitet: hemoglobin, myoglobin og neuroglobin.
-Enzymer med hemgruppen involvert i elektrontransport: cytokromer a, b og f, og cytokromoksidaser og / eller oksidaseaktivitet; sulfittoksidase, cytokrom P450 oksidase, myeloperoksidase, peroksidase, katalase, etc..
-Jern-svovelholdige proteiner, relatert til oksyreduktaseaktiviteter, involvert i energiproduksjon: succinatdehydrogenase, isocitratdehydrogenase og aconitase, eller enzymer involvert i DNA-replikering og reparasjon: DNA-polymerase og DNA-heliklas.
-Ikke-hem-enzymer som bruker jern som en kofaktor for deres katalytiske aktivitet: fenylalaninhydrolase, tyrosinhydrolase, tryptofanhydrolase og lysinhydrolase.
-Ikke-hem-proteiner som er ansvarlige for transport og lagring av jern: ferritin, transferrin, haptoglobin, etc..
Risikoen for eksponering for overflødig jern kan være akutt eller kronisk. En årsak til akutt jernforgiftning kan være overdreven inntak av jerntabletter, i form av glukonat, fumarat etc..
Jern kan forårsake irritasjon av tarmslimhinnen, hvis ubehag oppstår umiddelbart etter inntak og forsvinner etter 6 til 12 timer. Det absorberte jernet avsettes i forskjellige organer. Denne akkumuleringen kan forårsake metabolske forstyrrelser..
Hvis mengden inntatt jern er giftig, kan det forårsake tarmperforering med peritonitt.
I det kardiovaskulære systemet produserer det hypovolemi som kan være forårsaket av gastrointestinal blødning, og frigjøring av jern av vasoaktive stoffer, som serotonin og histamin. Til slutt kan massiv nekrose i leveren og leversvikt oppstå.
Hemokromatosia er en arvelig sykdom som gir en endring i kroppens jernreguleringsmekanisme, som manifesteres i en økning i blodkonsentrasjonen av jern og akkumulering i forskjellige organer; inkludert lever, hjerte og bukspyttkjertel.
De første symptomene på sykdommen er som følger: leddsmerter, magesmerter, tretthet og svakhet. Med følgende symptomer og senere tegn på sykdommen: diabetes, tap av seksuell lyst, impotens, hjertesvikt og leversvikt.
Hemosiderose er, som navnet antyder, preget av akkumulering av hemosiderin i vevet. Dette forårsaker ikke vevsskade, men det kan utvikle seg til skade som ligner på hemokromatosia.
Hemosiderose kan være forårsaket av følgende årsaker: økt absorpsjon av jern fra dietten, hemolytisk anemi som frigjør jern fra røde blodlegemer, og overdreven blodoverføring.
Hemosiderose og hemokromatosia kan skyldes utilstrekkelig funksjon av hormonet hepcidin, et hormon utskilt av leveren som er involvert i reguleringen av kroppens jern.
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.