Желязо (Fe)

Кристин Георгиева от 10-ти “б” клас

Място на елемента в ПС

Желязото е химичен елемент,метал с атомен номер 26 и символ Fe в периодичната система на Менделеев.

Атомната му маса е 55.847 g/mol

История

Желязото е известно на хората от древни времена.

Археологически разкопки намират изделия от желязо датирани около четвъртото хилядолетие преди новата ера и се отнасят към древноегипетската и шумерската цивилизации.

Предметите,правени от желязо от това време включват накрайници за стрели и украшения

В тях се е използвало метеоритно желязо или по-точно – сплав от желязо и никел,от която се състоят метеоритите.

В много езици е останало споменаването за небесния произход на желязото.

Между второто и третото хилядолетие преди новата ера в Месопотамия и древен Египет се появяват първите предмети,направени от топено желязо(определя се от отсъствието на никел в състава му).Независимо от това желязото се е използвало основно в култови предмети.Вероятно по това време е било много скъпо.

Между 1600 и 1200 година преди новата ера производството на желязо се е развило в Близкия Изток,но все още значително е отсъствало по разпространение на бронза.

В периода между XII и X век преди новата ера в Близкия Изток станала рязка промяна в производството на инструменти и оръжия-от използване на бронз към желязо.

Вероятно такъв бърз преход се е наложил не толкова заради прогреса в производството на желязо ,колкото заради проблемите при доставката на калай-един от компонентите на бронза.Този исторически период някои хора наричат “Железен век”

Произход на наименованието

Има няколко версии за произхода на славянската дума “желязо”(белоруски-”жалеза”;руски-”железо”;украински-” залізо”;полски-„Żelazo“;словенски-„Železo“)Една от тези версии свързва тази дума със санкритската “жалжа” която означава “метал,руда”.Другата версия свързва гръцката дума „χαλχοσ“, която означава желязо,мед.

Европейските „iron“ (английски ), „Eisen“ (немски) произлизат от санскритската „исира“ — твърд, силен. Латинското „ferrum“ произлиза от „fars“ — твърдост.

Местонахождение в природата

Желязото е един от най-разпространените в земната кора елементи (5%). От металите то отстъпва само на алуминия.

В природата то основно се среща във вид на оксиди (окиси).

Понякога се среща и самородно желязо, най-често като сплав с никел, което вероятно има метеоритен произход. Счита се, че земното ядро също се състои от желязо и никел.

Добив

В промишлеността желязото се получава от желязна руда, най-често хематит (Fe2O3) и магнетит (Fe3O4).

Първи етап на производство — в доменна пещ се подават рудата и въглеводороди, за да се получи чугун.

Втори етап — в мартенова пещ се премахва излишният въглерод и се получава стомана или желязо.

Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2 — Q (получаване в горната част на пещта)

FeO + C → Fe + CO + Q (получаване в долната част на пещта)

Химически чисто желязо се получава с помощта на електролиза от разтвори на негови соли.

Приложение

Желязото е най-употребяваният метал. 95% от световния добив на метали е желязо.

Желязото е основен компонент на стоманата и чугуна — едни от най-важните конструкционни материали. Желязото се използва основно за строителни конструкции и в машиностроенето.

Оксидите на желязото са важен елемент в производствата на устройства за запис на данни: касети, дискети, твърди дискове.

Сулфатите на желязото в смес с меден сулфат се използват за борба с вредителите в селското стопанство

Биологична роля

Желязото играе важна роля в живота практически на всички организми, с изключение на някои бактерии.

В организма на животните влиза в състава на много ферменти и белтъчини (протеини), участвуващи в окислително-възстановителните реакции, например в процеса на дишането, тъй като то влиза в състава на хемоглобина.

В организма на животните и човека желязото постъпва чрез храната (най-богати на него са черният дроб, месото, яйцата, бобови култури, хлябът, грисът, цвеклото).

Спанакът също съдържа Fe, но много по-малко от други зеленчуци като например лещата и зелето. В захарта, яйцата и рибата също има повече желязо от него. Спанакът съдържа обаче вещества, които пречат на пълноценното усвояване на желязото и затова е по-добре да бъде сервиран с месо или риба.

Така олигоелементите (около 60 на брой в организма, между които желязо, мед, цинк, селен, никел и др.) ще бъдат правилно усвоени от организма.

Легендата, че спанакът съдържа много желязо, се ражда след печатна грешка. При описване резултатите от направено през 1870 г. немско изследване на съдържанието на желязо в различни храни, десетичната запетая в стойността за спанака била отместена по грешка надясно, като в резултат била публикувана десет пъти по-висока стойност.

Грешката била поправена през 1937 г., но чрез пресата и филмите за „Попай Моряка“ (започнали през 1929 г.) в масовото съзнание вече се бил утвърдил митът за богатия на желязо спанак.

Потребността на човек от желязо на 1 kg тегло е: деца — 0,6 mg, възрастни — 0,1 mg и бременни — 0,3 mg желязо на денонощие. Като правило, желязото, което приемаме с храната, е напълно достатъчно, но в някои специални случаи (анемия, донорство на кръв) е необходимо да се приемат желязосъдържащи хранителни добавки.

Но също така предозирането с желязо вреди на организма! Ето защо на здрави хора не се препоръчва употребяването на препарати, съдържащи желязо!

Физични свойства

Желязото има сребристо-бял цвят. Той е тежък, труднотопим метал с голяма якост. Не се променя при обикновени условия на сух въздух. При по-висока температура се покрива с тънка оксидна корица, която го предпазва. При още по-висока температура изгаря:

3Fe + 2O2 → Fe3O4

В среда с влажен въздух желязото бързо оксидира, като се образува ръжда. Тя представлява хидратирани железни оксиди:

Fe2O3.xH2Oи няма защитен ефект, защото слоят

не е плътен, а се рони.

Химични свойства

При висока температура желязото взаимодейства с неметали:

2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 С метали и въглерод желязото

образува сплави. Лесно се разтваря в минерални киселини:

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑

Концентрираните азотна киселина (HNO3) и сярна киселина (H2SO4) пасивират повърхността на желязото. То реагира само с концентрирани разтвори на алкални основи при висока температура, като се получава комплексно съединение:

Fe + 4NaOH + 2H2O → Na4(Fe(OH)6) + H2

Желязото взаимодейства с вода при нагряване:

3Fe + 4HOH → Fe3O4 + 4H2↑ — при температура 500ºC

Fe + HOH → FeO + H2↑ — при температура по — висока от 570ºC

Дижелезният тетраоксид (Fe3O4) е смесен оксид — FeO.Fe2O3

Взаимодейства и с разтвори на някой соли, които са съставени от метал, който се намира след желязото в реда на относителната активност:

Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu