Što je željezo, odakle dolazi i kako se kopa? Ovaj korisni metal ima mnogo primjena. Kemijski element igra važnu ulogu u svjetskoj industriji, a ciklus željeza u prirodi važan je u životu planeta.
Što je željezo?
Željezo je metalni element koji je vrlo kemijski reaktivan, posebno kada je u interakciji s kisikom. To je jedan od najčešćih elemenata na Zemlji i u svemiru. Atomi željeza sadrže 26 protona u svojim jezgrama. Kemijski simbol - Fe (ferum) dolazi od njegovog latinskog naziva ferum. U svom čistom obliku, to je mekan i lomljiv metal, koji je ojačan nečistoćama. Kada se kombinira s ugljikom, proizvodi se čelik koji koristi više od 98% željezne rude koja se danas kopa.
Svi atomi željeza u svemiru nastali su u jezgri zvijezda tijekom završnih faza fuzije, a zatim pušteni u svemir u zvjezdanim eksplozijama. Četvrti je po veličinielement u zemljinoj kori nakon silicija, kisika i aluminija. Što je željezo? To je najčešći element koji čini naš planet, iako se najveći dio po masi nalazi znatno ispod površine – u Zemljinoj jezgri. Prisutan je u gotovo svim stijenama kore i plašta kao kemijski sastojak stotina različitih minerala.
željezna ruda
Ovaj metal je rijedak u svom čistom obliku. Neki meteoriti sadrže elementarno željezo. Ovaj element kemijski reagira s kisikom i vodom kako bi proizveo minerale koji sadrže željezo. Svaki kamen koji sadrži dovoljno ovog metala da bi se mogao kopati u ekonomske svrhe naziva se željezna ruda. Njegovi najčešći minerali su:
- željezni oksid (formula Fe2O3), koji nastaje kada je izložen kisiku;
- hidrirani željezov oksid, koji nastaje reakcijom u vodi.
Najvažnije željezne rude su minerali željeznog oksida koji se nazivaju hematit i magnetit. Visoka koncentracija Fe čini ih najpoželjnijima u industriji. Željezo se kopa na najvećim nalazištima rude. Najčešće su to formacije koje su drevne sedimentne stijene. Sadrže slojeve minerala željeznog oksida (formula Fe2O3) debljine do nekoliko centimetara.
Gdje mogu pronaći željezo?
Na sobnoj temperaturi ječvrsta. To je sjajni sivi metal koji s vremenom hrđa kada je izložen vlažnom zraku. Kombinira se s mnogim drugim metalima kako bi tvorio legure. Opseg željeza je prilično opsežan. Kada se spoji s ugljikom, postaje čelik. Također se može kombinirati s drugim metalima kao što su nikal, krom i volfram. Ove legure su vrlo jake i mogu se koristiti za izradu mostova i zgrada.
Željezo je vrlo drevni element koji se na Zemlji koristio dugo vremena. Predmeti iz njega pronađeni su u starom Egiptu. Čak je postojalo čitavo vremensko razdoblje (1200.-500. pr. Kr.) nazvano po njemu - željezno doba, kada se koristilo za izradu oruđa i oružja. Da biste pronašli ovaj korisni metal, morate ga potražiti duboko pod zemljom. Nalazi se i u zemljinoj kori i u jezgri zemlje. Na Zemlji ima više željeza nego bilo kojeg drugog metala. Ovaj element se također može naći na drugim planetima, uključujući jezgru Jupitera i Saturna, kao i na crvenoj prašnjavoj površini Marsa (zbog čega je nazvan Crveni planet).
Zemaljski ciklus željeza u prirodi
Željezo (Fe) prati geokemijski ciklus, kao i mnogi drugi nutrijenti. Obično se oslobađa u tlo ili ocean kroz trošenje stijena ili vulkanske erupcije. U kopnenom ekosustavu biljke prvo apsorbiraju željezo kroz svoje korijenje iz tla. To je izuzetno važan nutrijent koji se kreće između živih organizama i geosfere.
Željezovažan je ograničavajući nutrijent za biljke koje ga koriste za proizvodnju klorofila. Fotosinteza ovisi o adekvatnoj opskrbi ovim metalom. Biljke ga asimiliraju iz tla u korijenje. Životinje konzumiraju biljku i koriste je za proizvodnju hemoglobina. Kada umru, razgrađuju se i bakterije vraćaju metal u tlo.
Sea Cycle of Iron
Pomorski ciklus željeza u prirodi vrlo je sličan zemaljskom ciklusu. Ovaj proces nastaje zbog vitalne aktivnosti određenih mikroorganizama koji oksidiraju metal u hidroksid i dobivaju ugljik iz ugljičnog dioksida. Željezne bakterije u rijeci, moru ili bilo kojoj drugoj vodi crpe energiju za svoj životni ciklus, a nakon njegovog završetka talože se u tlu u obliku močvarne rude.
Uloga željeza u oceanskim ekosustavima također je značajna. Glavni proizvođači koji apsorbiraju ovaj metal obično su fitoplankton ili cijanobakterije. Potrošači zatim apsorbiraju željezo kada jedu te bakterije. Krug željeza u prirodi izuzetno je složen proces. Ovisi o mnogim popratnim čimbenicima: kemijskim reakcijama, tipovima staništa i skupinama mikroba. Sve je to povezuje s drugim jednako važnim biogeokemijskim ciklusima Zemlje.
Opće karakteristike
Željezo u obliku raznih kombiniranih ruda jedan je od najčešćih elemenata koji čine oko 5% zemljine kore. Najvažniji minerali koji sadrže željezo suoksidi i sulfidi (hematit, magnetit, getit, pirit, markazit). Ovaj metal je također prisutan u meteoritima, na drugim planetima i na suncu. Željezo se nalazi i u moru i u slatkoj vodi.
Zanimljive činjenice
Evo nekoliko zanimljivih činjenica o ovom naizgled jednostavnom kemijskom elementu:
- Željezo je bitan gradivni element za prehranu biljaka i pomaže u prijenosu kisika u krvi, čime se podržava život na Zemlji.
- To je krhka krutina, klasificirana kao metal u skupini 8 u periodnom sustavu elemenata. U svom čistom obliku, brzo korodira od izlaganja vlažnom zraku i visokim temperaturama.
- To je četvrti najzastupljeniji element u Zemljinoj kori po težini, a vjeruje se da je većina Zemljine jezgre željezo.
- Većina se koristi za izradu čelika, legure željeza i ugljika, koji se zauzvrat koristi u proizvodnji i građevinarstvu, kao što je armirani beton.
- Nehrđajući čelik koji sadrži najmanje 10,5% kroma vrlo je otporan na koroziju. Koristi se u kuhinjskom priboru za jelo i priboru kao što su lonci od nehrđajućeg čelika.
- Dodavanje drugih elemenata može čeliku pružiti nova korisna svojstva. Na primjer, nikal povećava izdržljivost legure i čini je otpornijom na toplinu i kiseline.
Kratke informacije o elementu Fe
- Brojprotoni u jezgri: 26.
- Atomski simbol: Fe.
- Prosječna masa atoma: 55,845 g/mol.
- Gustoća: 7,874 grama po kubičnom centimetru.
- Faza na sobnoj temperaturi: čvrsta.
- Točka topljenja: 1538 0C.
- Vrelište: 2861 0C.
- Broj izotopa: 33.
- Stabilni izotopi: 4.
Glavne aplikacije
Željezo se koristi u mnogim sektorima kao što su elektronika, proizvodnja, automobilska industrija i građevinarstvo. Sljedeće su primjene željeza:
- Kao primarni sastojak crnih metala, legura i čelika.
- Legura koja koristi ugljik, nikal, krom i razne druge elemente za proizvodnju željeza ili čelika.
- U magnetima.
- U gotovim metalnim proizvodima.
- U industrijskoj opremi.
- U transportnoj opremi.
- U alatima.
- U igračkama i sportskoj robi.
Željezo čini 5% zemljine kore i jedan je od najčešćih i najčešće korištenih metala. Ovaj element se također nalazi u mesu, krumpiru i povrću te je neophodan za životinje i ljude. Sastavni je dio hemoglobina. Metal je sivkastog izgleda i vrlo duktilan i savitljiv. Lako se otapa u razrijeđenim kiselinama i reaktivan je. Glavna područja rudarstva željeza su Kina, Australija, Brazil, Rusija i Ukrajina.
