Що це таке - залізо, звідки воно взялося і як його видобувають? Цей корисний метал має безліч областей застосування. Хімічний елемент відіграє важливу роль у світовій промисловості, а важливе значення в житті планети має кругообіг заліза в природі.

Що таке залізо?

Залізо являє собою металевий елемент, який є дуже хімічно реактивним, особливо коли він взаємодіє з киснем. Це один з найбільш поширених елементів на Землі і в космосі. Атоми заліза містять 26 протонів у своїх ядрах. Хімічний символ - Fe (ферум) походить від латинської назви ferum. У чистому вигляді це м'який і крихкий метал, який посилюється за допомогою домішок. При з'єднанні з вуглецем виходить сталь, для виробництва якої використовується понад 98 % видобутої сьогодні залізної руди.


Всі атоми заліза у Всесвіті утворилися в ядрах зірок на заключних етапах злиття, а потім були випущені в космос шляхом зоряних вибухів. Це четвертий за чисельністю елемент в земній корі після кремнію, кисню та алюмінію. Що таке залізо? Це найпоширеніший елемент, що становить нашу планету, хоча більша його частина за масою знаходиться набагато нижче поверхні в ядрі Землі. Він присутній майже у всіх породах кори і мантії в якості хімічного компонента сотень різних мінералів.

Залізна руда

У чистому вигляді цей метал зустрічається рідко. Деякі метеорити містять елементарне залізо. Цей елемент хімічно реагує з киснем і водою для виробництва залізовмісних мінералів. Будь-камінь, який містить достатню кількість цього металу, видобувається в економічних цілях, називається залізною рудою. Найбільш поширеними її мінералами є:

оксид заліза (формула Fe 2 O 3 ), який утворюється під впливом кисню;

гідратований оксид заліза, який утворюється в результаті реакції у воді.

Найбільш важливими залізними рудами є мінерали оксиду заліза, звані гематитом і магнетиту. Висока концентрація Fe робить їх найбільш бажаними в промисловості. Видобуток заліза здійснюється на найбільших родовищах руди. Найчастіше це утворення, які представляють собою найдавніші осадові породи. Вони містять шари оксиду мінералів заліза (формула Fe 2 O 3 ) товщиною до декількох сантиметрів.

Де можна знайти залізо?

При кімнатній температурі воно являє собою тверду речовину. Це блискучий сірий метал, який іржавіє з часом при дії вологого повітря. Він поєднується з багатьма іншими металами для утворення сплавів. Області застосування заліза досить великі. Коли він поєднується з вуглецем, виходить сталь. Його також можна комбінувати з іншими металами, такими як нікель, хром і ванадій. Ці сплави дуже міцні і можуть використовуватися для виготовлення мостів і будівель. Залізо - дуже древній елемент, який використовувався на Землі протягом довгого часу. Об'єкти з нього були знайдені ще в Стародавньому Єгипті. Був навіть цілий період часу (1200-500 рр. до н. е.), названий на його честь, - залізний вік, коли його використовували для виготовлення знарядь і зброї. Щоб знайти цей корисний метал, потрібно шукати його глибоко під землею. Він зустрічається як у земній корі, так і в ядрі Землі. На Землі заліза більше, ніж будь-якого іншого металу. Цей елемент можна знайти і на інших планетах, включаючи ядро Юпітера і Сатурна, а також червону курну поверхню Марса (саме у зв'язку з цим його і назвали " Червоною планетою).

Наземний кругообіг заліза в природі

Залізо (Fe) слід за геохімічним циклом, як і багато інші поживні речовини. Воно зазвичай виділяється в грунт або в океан через вивітрювання гірських порід або виверження вулканів. В земній екосистемі рослини спочатку поглинають залізо через корені з грунту. Це гранично важливе поживна речовина, яка переміщується між живими організмами і геосферою. Залізо є важливим обмежуючим живильною речовиною для рослин, які використовують його для виробництва хлорофілу. Фотосинтез залежить від адекватного постачання цим металом. Рослини асимілюють його з ґрунту в корені. Тварини споживають рослини і використовують його для виробництва гемоглобіну. Коли вони помирають, вони розкладаються і бактерії повертають метал в грунт.

Морський цикл заліза

Морський кругообіг заліза в природі дуже схожий на земний цикл. Цей процес відбувається за рахунок життєдіяльності певних мікроорганізмів, які окислюють метал до гідроксиду і одержують вуглець з вуглекислоти. Залізобактерії в річці, море або будь-якому іншому водоймищі добувають енергію для свого життєвого циклу, а після його завершення вони осідають в грунті у вигляді болотної руди. Роль заліза в океанічних екосистемах також значна. Основними виробниками, які поглинають цей метал, зазвичай є фітопланктон або ціанобактерії. Потім залізо засвоюється споживачами, коли вони їдять ці бактерії. Кругообіг заліза в природі - це надзвичайно складний процес. Він залежить від безлічі супутніх факторів: хімічних реакцій, типів місць проживання та груп мікробів. Все це пов'язує його з іншими, не менш важливими биогеохимическими циклами Землі.

Загальна характеристика

Залізо у вигляді різних комбінованих руд є одним з найбільш поширених елементів, які складають близько 5 % земної кори. Найважливішими залізовмісними мінералами є оксиди і сульфіди (гематит, магнетит, гетит, пірит, марказит). Цей метал присутній також в метеоритах, на інших планетах і на сонці. Залізо міститься як морської, так і в прісній воді.

Цікаві факти

Ось деякі цікаві факти про такому, здавалося б, простому хімічному елементі:

Залізо - це найважливіший будівельний блок живлення рослин, який допомагає переносити кисень у крові, тим самим підтримуючи життя на Землі.

Це крихке тверда речовина, класифіковане як метал в групі 8 періодичної таблиці елементів. Він у чистому вигляді швидко кородує від впливу вологого повітря і високих температур.

Це четвертий найпоширеніший елемент земної кори по вазі, і велика частина ядра Землі, як вважають, складається з заліза.

Велика частина його використовується для виробництва сталі - сплаву заліза і вуглецю, який, у свою чергу, застосовується у виробництві та будівництві, наприклад для виробництва залізобетону.

Нержавіюча сталь, що містить не менш 105 % хрому, володіє високою стійкістю до корозії. Вона використовується в кухонних столових приладах і посуді, таких як каструлі з нержавіючої сталі.

Додавання інших елементів може забезпечити стали нові корисні властивості. Наприклад, нікель збільшує довговічність сплаву і робить його більш стійким до нагрівання і дії кислот.

Коротка інформація про елемент Fe

Число протонів в ядрі: 26.

Атомний символ: Fe.

Середня маса атома: 55845 г/моль.

Щільність: 7874 грама на кубічний сантиметр.

Фаза при кімнатній температурі: суцільна.

Точка плавлення: 1538 0 C.

Точка кипіння: 2861 0 C.

Кількість ізотопів: 33.

Стабільні ізотопи: 4.

Основні області застосування

Залізо використовується в багатьох секторах, таких як електроніка, виробництво, автомобілебудування та будівництво. Нижче наведені галузі застосування заліза:

Як первинної складової чорних металів, сплавів і сталі.

Сплав з використанням вуглецю, нікелю, хрому і різних інших елементів для отримання чавуну або сталі.

У магнітах.

У готових металевих виробах.

У промисловому обладнанні.

У транспортному устаткуванні.

В інструментах.

В іграшках і спортивних товарах.

Залізо складає 5 % земної кори і є одним з найбільш поширених і найбільш використовуваних металів. Цей елемент також міститься в м'ясі, картоплі та овочах і має важливе значення для тварин і людей. Це невід'ємна частина гемоглобіну. Метал є сіруватим за зовнішнім виглядом і дуже пластичним і ковким. Він легко розчиняється в розбавлених кислотах і хімічно активний. Основними районами видобутку заліза є Китай, Австралія, Бразилія, Росія та Україна.