Железо

Од Википедија — слободната енциклопедија
Прејди на прегледникот Прејди на пребарувањето
Железо  (26Fe)
Iron electrolytic and 1cm3 cube.jpg
Плочки и коцка од чисто железо
Iron Spectrum.jpg
Спектрални линии на железото
Општи својства
Име и симболжелезо (Fe)
Изгледсјајнометален со сивкаста нијанса
Железото во периодниот систем
Водород (двоатомски неметал)
Хелиум (благороден гас)
Литиум (алкален метал)
Берилиум (земноалкален метал)
Бор (металоид)
Јаглерод (повеќеатомски неметал)
Азот (двоатомски неметал)
Кислород (двоатомски неметал)
Флуор (двоатомски неметал)
Неон (благороден гас)
Натриум (алкален метал)
Магнезиум (земноалкален метал)
Алуминиум (слаб метал)
Силициум (металоид)
Фосфор (повеќеатомски неметал)
Сулфур (повеќеатомски неметал)
Хлор (двоатомски неметал)
Аргон (благороден гас)
Калиум (алкален метал)
Калциум (земноалкален метал)
Скандиум (преоден метал)
Титан (преоден метал)
Ванадиум (преоден метал)
Хром (преоден метал)
Манган (преоден метал)
Железо (преоден метал)
Кобалт (преоден метал)
Никел (преоден метал)
Бакар (преоден метал)
Цинк (преоден метал)
Галиум (слаб метал)
Германиум (металоид)
Арсен (металоид)
Селен (повеќеатомски неметал)
Бром (двоатомски неметал)
Криптон (благороден гас)
Рубидиум (алкален метал)
Стронциум (земноалкален метал)
Итриум (преоден метал)
Циркониум (преоден метал)
Ниобиум (преоден метал)
Молибден (преоден метал)
Технициум (преоден метал)
Рутениум (преоден метал)
Родиум (преоден метал)
Паладиум (преоден метал)
Сребро (преоден метал)
Кадмиум (преоден метал)
Индиум (слаб метал)
Калај (слаб метал)
Антимон (металоид)
Телур (металоид)
Јод (двоатомски неметал)
Ксенон (благороден гас)
Цезиум (алкален метал)
Бариум (земноалкален метал)
Лантан (лантаноид)
Цериум (лантаноид)
Празеодиум (лантаноид)
Неодиум (лантаноид)
Прометиум (лантаноид)
Самариум (лантаноид)
Европиум (лантаноид)
Гадолиниум (лантаноид)
Тербиум (лантаноид)
Диспрозиум (лантаноид)
Холмиум (лантаноид)
Ербиум (лантаноид)
Тулиум (лантаноид)
Итербиум (лантаноид)
Лутециум (лантаноид)
Хафниум (преоден метал)
Тантал (преоден метал)
Волфрам (преоден метал)
Рениум (преоден метал)
Осмиум (преоден метал)
Иридиум (преоден метал)
Платина (преоден метал)
Злато (преоден метал)
Жива (преоден метал)
Талиум (слаб метал)
Олово (слаб метал)
Бизмут (слаб метал)
Полониум (слаб метал)
Астат (металоид)
Радон (благороден гас)
Франциум (алкален метал)
Радиум (земноалкален метал)
Актиниум (актиноид)
Ториум (актиноид)
Протактиниум (актиноид)
Ураниум (актиноид)
Нептуниум (актиноид)
Плутониум (актиноид)
Америциум (актиноид)
Кириум (актиноид)
Берклиум (актиноид)
Калифорниум (актиноид)
Ајнштајниум (актиноид)
Фермиум (актиноид)
Менделевиум (актиноид)
Нобелиум (актиноид)
Лоренциум (актиноид)
Радерфордиум (преоден метал)
Дубниум (преоден метал)
Сиборгиум (преоден метал)
Бориум (преоден метал)
Хасиум (преоден метал)
Мајтнериум (непознати хемиски својства)
Дармштатиум (непознати хемиски својства)
Рентгениум (непознати хемиски својства)
Копернициум (преоден метал)
Нихониум (непознати хемиски својства)
Флеровиум (слаб метал)
Московиум (непознати хемиски својства)
Ливермориум (непознати хемиски својства)
Тенесин (непознати хемиски својства)
Оганесон (непознати хемиски својства)


Fe

Ru
манганжелезокобалт
Атомски број26
Стандардна атомска тежина (±) (Ar)55,845(2)[1]
Категорија  преоден метал
Група и блокгрупа 8, d-блок
ПериодаIV периода
Електронска конфигурација[Ar] 3d6 4s2
по обвивка
2, 8, 14, 2
Физички својства
Фазацврста
Точка на топење1811 K ​(1538 °C)
Точка на вриење3134 K ​(2862 °C)
Густина близу с.т.7,874 г/см3
кога е течен, при т.т.6,98 г/см3
Топлина на топење13,81 kJ/mol
Топлина на испарување340 kJ/mol
Моларен топлински капацитет25,10 J/(mol·K)
парен притисок
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
при T (K) 1728 1890 2091 2346 2679 3132
Атомски својства
Оксидациони степени−4, −2, −1, +1,[2] +2, +3, +4, +5,[3] +6 ​(амфотерен оксид)
ЕлектронегативностПолингова скала: 1,83
Енергии на јонизацијаI: 762,5 kJ/mol
II: 1561,9 kJ/mol
II: 2957 kJ/mol
(повеќе)
Атомски полупречникемпириски: 126 пм
Ковалентен полупречникмал спин: 132±3 pm
голем спин: 152±6 пм
Color lines in a spectral range
Спектрални линии на железо
Разни податоци
Кристална структурателоцентрична коцкеста (тцк)
Кристалната структура на железото

a=286,65 pm
Кристална структурастраноцентрична коцкеста (сцк)
Кристалната структура на железото

1185–1667 K
Брзина на звукот тенка прачка5120 м/с (при с.т.) (електролитска)
Топлинско ширење11,8 µм/(m·K) (при 25 °C)
Топлинска спроводливост80,4 W/(m·K)
Електрична отпорност96,1 nΩ·m (при 20 °C)
Кириева точка1043 K
Магнетно подредувањеферомагнетно
Модул на растегливост211 GPa
Модул на смолкнување82 GPa
Модул на збивливост170 GPa
Поасонов сооднос0,29
Мосова тврдост4
Викерсова тврдост608 MPa
Бринелова тврдост200–1180 MPa
CAS-број7439-89-6
Историја
Откриенпред 5000 п.н.е.
Најстабилни изотопи
Главна статија: Изотопи на железото
изо ПЗ полураспад РР РЕ (MeV) РП
54Fe 5,8% >3,1×1022 г (β+β+) 0,6800 54Cr
55Fe веш 2,73 г ε 0,231 55Mn
56Fe 91,72% 56Fe е стабилен со 30 неутрони
57Fe 2,2% 57Fe е стабилен со 31 неутрон
58Fe 0,28% 58Fe е стабилен со 32 неутрони
59Fe syn 44,503 д β 1,565 59Co
60Fe syn 2,6×106 г β 3,978 60Co
Облиците на распад во загради се предвидени, но сè уште не се забележани
| наводи | Википодатоци

Железото е хемиски елемент со знак Fe (од латински: ferrum) и атомски број 26. Тоа е метал во првата транзициона серија. Тоа е по маса најчест елемент на Земјата, формирајќи голем дел од надворешното и внатрешното јадро на Земјата. Тоа е четвртиот најчест елемент во Земјината кора. Нејзиното изобилство на карпести планети како Земјата се должи на своето изобилство производство со фузија во ѕвезди со висока маса, каде што е последниот елемент кој треба да се произведува со ослободување на енергија пред насилниот колапс на супернова, која го расфрла железото во вселената.

Како и другите 8 елементи, рутениум и осмиум, железото постои во широк спектар на оксидациски состојби, од -2 до +7, иако најчести се +2 и +3. Елементарното железо се јавува кај метеороиди и други ниски кислородни средини, но е реактивно на кислород и вода. Површините на свежото железо се појавуваат сјајни сребрено-сива, но оксидираат во нормален воздух за да дадат хидрирани железни оксиди, попознати како 'рѓа. За разлика од металите кои формираат пасивирачки оксидни слоеви, железни оксиди зафаќаат поголем волумен од метал и на тој начин се распарчуваат, изложување на нови површини за корозија.

Железото метал се користи уште од античко време, иако бакарни легури, кои имаат пониски температури на топење, биле користени и порано во историјата на човештвото. Чистото железо е релативно меко, но е недостапно со топење, бидејќи е значително појачано и зајакнато со нечистотии, особено јаглерод, од процесот на топење. Одреден процент на јаглерод (помеѓу 0.002% и 2.1%) произведува челик, кој може да биде и до 1000 пати потежок од чистото железо. Суровата железна метал се произведува во високи печки, каде што рудата се намалува од кокс до сурово железо, кое има висока содржина на јаглерод. Понатамошното пречистување со кислород ја намалува содржината на јаглерод до правиот сооднос за да се направи челик. Челици и легури на легури формирани со други метали (легирани челици) се далеку од најчестите индустриски метали, бидејќи имаат голем број на посакувани својства, а изобилен е и железо-карпи.

Железни хемиски соединенија имаат многу намени. Железоксид, мешан со алуминиумски прав, може да се запали за да се создаде термитна реакција, која се користи при заварување и прочистување на рудите. Железото формира бинарни соединенија со халогените и халкогените. Меѓу органометалните соединенија е фероцен, откриен е првиот сендвич соединение.

Железото игра важна улога во биологијата, формирајќи комплекси со молекуларен кислород во хемоглобинот и миоглобинот; овие две соединенија се вообичаени протеини кои ракуваат со кислород кај рбетници (хемоглобин за транспорт на кислород и миоглобин за складирање на кислород). Железото е исто така металот на активното место на многу важни редокс ензими кои се занимаваат со клеточното дишење и оксидација и намалување на растенијата и животните. Железото се дистрибуира низ човечкото тело и е особено изобилно во хемоглобинот. Вкупната содржина на железо кај возрасното човечко тело е приближно 3,8 грама кај мажи и 2,3 грама кај жени. Железото е критичен елемент во метаболизмот на стотици протеини и ензими кои се вклучени во различни телесни функции, како транспортот на кислород, синтезата на ДНК и растот на клетките.[4]

[8]


Карактеристики[уреди | уреди извор]

Механичките својства на железото и неговите легури можат да се оценат со користење на различни тестови, вклучувајќи го и тестот Бринел, Роквел и Викерс тест за цврстина. Податоците за железото се толку конзистентни што често се користат за калибрирање на мерењата или за споредба на тестовите [5][6] [10] [11] Сепак, механичките својства на железото значително влијаат врз чистотата на примерокот: чисти, монокристали од железо се всушност помеки од алуминиум [7][9], а најчистото индустриско произведено железо (99,99%) има цврстина од 20-30 Brinell. [8] [ 12] Зголемувањето на содржината на јаглерод ќе предизвика значително зголемување на тврдоста и цврстината на истегнување на железото. Максималната цврстина од 65 Rc се постигнува со содржина на јаглерод од 0,6%, иако легурата има ниска цврстина на истегнување. [13] Поради мекоста на железото, многу е полесно да се работи со неговите потешки сродници рутениум и осмиум. ​​[14]

Поради нејзиното значење за планетарните јадра, физичките својства на железото при високи притисоци и температури, исто така, се проучуваат опширно. Формата на железо што е стабилна во стандардни услови може да биде подложена на притисоци до околу. 15 GPa пред трансформирање во форма под висок притисок, како што е опишано во следниот дел.

Фазен дијаграм и алотропи[уреди | уреди извор]

Железото претставува пример за алотропија во метал. Најмалку четири алотропни форми на железо се познати како α, γ, δ и ε; при многу високи притисоци и температури, постојат некои контроверзни експериментални докази за стабилна β фаза. [15]

Како што стопеното железо се лади на точката на замрзнување од 1538 ° C, кристализира во δ алотропијата, која има кристална структура кутричка (bcc) во центарот на телото. Како што се лади понатаму на 1394 ° C, се менува во неговата гала-атотропа, кристална структура на централно куќиште (fcc), или аустенит. На 912 ° C и подолу, кристалната структура повторно станува bcc α-железна алотропија.Конечно, на 770 ° C (магнетното наредување на железото од точката Кјуе, Тц) се менува од парамагнетно до феромагнетно. Како што поминува низ температурата на Кјури, железото не ја менува својата структура, но се појавуваат "магнетни домени", каде што секој домен содржи железни атоми со одреден електронски спин. Во немагнетизираното железо, сите електронски вртења на атомите во еден домен имаат иста оскана ориентација; сепак, електроните на соседните домени имаат други ориентации со резултат на взаемно откажување и нема магнетно поле.Во магнетизирано железо, електронските вртења на домените се усогласени и магнетните ефекти се засилени. Иако секој домен содржи милијарди атоми, тие се многу мали, околу 10 микрометри низ [17]. Ова се случува затоа што двата неспарени електрони на секој атом на железо се во орбиталите dz2 и dx2 - y2, кои не точка директно на најблиските соседи во кубичната решетка централизирана од телото и затоа не учествуваат во метално сврзување; така, тие можат да комуницираат магнетно едни со други, така што нивните вртења се усогласуваат. [18]

При притисоци над околу 10 GPa и температури од неколку стотици келвини или помалку, α-железото се менува во хексагонална тесна структура (hcp), која е исто така позната како ε-железо; γ-фазата со повисока температура исто така се менува во ε-железо, но тоа го прави при повисок притисок. Β-фазата, доколку постои, ќе се појави под притисок од најмалку 50 GPa и температури од најмалку 1500 K и да има ортоорхомбична или двојна hcp структура. [15] Овие фази на висок притисок на железо се важни како модели на крајните делови на цврстите делови на планетарните јадра. Внатрешното јадро на Земјата генерално се претпоставува дека е легура на железо-никел со ε (или β) структура. [19] Нешто збунувачки, терминот "β-железо" понекогаш се користи и за да се однесува на α-железото над точката на Кјури, кога се менува од феромагнетно до парамагнетно, иако неговата кристална структура не се променила. [18]

Точката на топење на железо е експериментално добро дефинирана за притисоци помали од 50 GPa. За поголеми притисоци, студиите ја ставаат γ-ε-течната тројна точка на притисоци кои се разликуваат од десетици гигапаскали и 1000 K во точката на топење. Општо земено, компјутерските симулации на молекуларната динамика на експериментите со топење на железо и ударните бранови сугерираат повисоки точки на топење и многу поостри наклон на кривата на топење од статичните експерименти извршени во клетките на дијамантските наковални [20] Точките на топење и вриење на железо, заедно со неговата енталпија на атомизација, се пониски од оние на претходните 3d елементи од скандиум на хром, покажувајќи го намалениот придонес на 3d електроните во металното поврзување, бидејќи тие се повеќе и повеќе привлекуваат во инертниот јадрото од јадрото; [21] меѓутоа, тие се повисоки од вредностите за претходниот елемент манган, бидејќи тој елемент има полу-пополнет 3d подслој и, следствено, неговите d-електрони не се лесно делекализирани. Овој тренд се појавува и за рутениум, но не и за осмиум. ​​[14]

Изотопи[уреди | уреди извор]

Природното железо се состои од четири стабилни изотопи: 5.845% од 54Fe, 91.754% од 56Fe, , 2.119% од 57Фе и 0.282% од 58Фе. Од овие стабилни изотопи, само 57Fe има нуклеарен спин (- 1/2). Нуклид 54Fe теоретски може да претрпи двојно зафаќање на електрони до 54Cr, но процесот никогаш не бил забележан и е утврдена само ниска граица на полуживот од 3.1 × 1022 години. [22]

60Fe е изумрен радионуклид на долг полу-живот (2,6 милиони години). [23] Не се наоѓа на Земјата, но нејзиниот краен продукт на распаѓање е нејзината внука, стабилниот нуклид 60Ni. [22] Голем дел од минатото работење на изотопскиот состав на железо се фокусираше на нуклеосинтезата на 60Fe преку студии на метеорити и формирање на руда. Во последната деценија, напредокот во масовната спектрометрија овозможи откривање и квантификација на минутни, природни варијации во стапките на стабилните изотопи на железо. Голем дел од оваа работа е управувана од Земјата и планетарните научни заедници, иако се појавуваат апликации за биолошки и индустриски системи. [24]

Во фазите на метеоритите Семаркона и Червони Кут, корелацијата помеѓу концентрацијата на 60Ni, внуката од 60Fe и изобилството на стабилни изотопи на железо, доведоа до постоење на 60Fe во времето на формирањето на Соларниот систем. Можно е дека енергијата ослободена од распаѓањето на 60Fe, заедно со онаа ослободена од 26Al, придонесе за преплавување и диференцијација на астероиди по нивното формирање пред 4,6 милијарди години. Изобилството на 60Ni присутно во вонземски материјал може да донесе понатамошен увид во потеклото и раната историја на Сончевиот систем. [25]

Најзастапен железен изотоп 56Fe е од особен интерес за нуклеарните научници, бидејќи тој претставува најчеста крајна точка на нуклеосинтезата [26]. Бидејќи 56Ni (14 алфа честички) лесно се произведува од полесни јадра во алфа-процесот во нуклеарните реакции во супернови (види го процесот на согорување на силикон), тоа е крајна точка на синџири на фузија во екстремно масивни ѕвезди, бидејќи додавање на друга алфа честица, што резултира со 60Zn, бара многу повеќе енергија. Овој 56Ni, кој има полуживот од околу 6 дена, е создаден во квантитет во овие ѕвезди, но наскоро се распаѓа со две последователни емисии на позитрон во производите на распаѓање на супернова во облакот за гасови од супернова, најпрво до радиоактивен 56Co, а потоа до стабилен 56Фе. Како таков, железото е најзастапен елемент во јадрото на црвените гиганти, и е најзастапен метал во металните метали и во густите метални јадра на планети како Земјата. [27] Исто така е многу честа во универзумот, во однос на другите стабилни метали со приближно иста атомска тежина [27] [28] Железото е шестиот најзастапен елемент во Универзумот, и најчест огноотпорен елемент [29].

Иако дополнителната мала енергетска добивка може да се извлече со синтетизирање на 62Ni, која има маргинално повисока енергичност на врската од 56Fe, условите во ѕвездите се несоодветни за овој процес. Производството на елементите во супернови и дистрибуцијата на Земјата во голема мера го загадуваат железото над никелот, и во секој случај, 56Fe сеуште има помала маса по нуклон од 62Ni поради нејзиниот поголем дел од полесни протони. [30] Оттука, елементите потешки од железо бараат супернова за нивно формирање, вклучувајќи и брзо заробување на неутроните со почеток на 56Fe јадра. [27]

Во далечната иднина на универзумот, претпоставувајќи дека не се случи распаѓање на протонот, ладна фузија која се случува преку квантната тунелирање, ќе предизвика јадрото на светлината во обична материја да се спои во јадрата на 56Fe. Потоа, емисијата на фисија и алфа-честички ќе направи тешки јадра да се распаѓаат во железо, преобразувајќи ги сите објекти на ѕвездената маса во студени сфери од чисто железо. [31]

Појава[уреди | уреди извор]

Металното или мајчинското железо ретко се наоѓа на површината на Земјата, бидејќи има тенденција да оксидира, но неговите оксиди се распространети и претставуваат примарни руди. Додека изнесува околу 5% од Земјината кора, се верува дека внатрешното и надворешното јадро на Земјата се состојат главно од легура на железо-никел, што претставува 35% од масата на Земјата како целина. Затоа железото е најобичниот елемент на Земјата, но само четвртиот најзастапен елемент во Земјината кора, по кислород, силикон и алуминиум. [32] Најголем дел од железото во кората се наоѓа во комбинација со кислород како минерали на железо оксид, како што се хематит (Fe2O3), магнетит (Fe3O4) и сидерит (FeCO3). Многу поројни карпи исто така ги содржат сулфидните минерали пиротрити и пентандити. [33] [34]

Феропериклаза (Mg, Fe) O, цврст раствор на периклаза (MgO) и wüstite (FeO), сочинува околу 20% од волуменот на долната мантија на Земјата, што ја прави втората најизразена минерална фаза во тој регион по силикат перовскит (Mg, Fe) SiO3; исто така е главен домаќин за железо во долната мантија. [35] На дното на транзиционата зона на мантията, реакцијата γ- (Mg, Fe) 2 [SiO4] ↔ (Mg, Fe) [SiO3] + (Mg, Fe) О го трансформира γ-оливин во мешавина на перовскит и феропериклаза и обратно. Во литературата, оваа минерална фаза на долниот мантил честопати се нарекува магнезијоустит. [36] Силикат перовскит може да формира до 93% од долната мантија, [37] и форма на железо од магнезиум, (Mg, Fe) SiO3, се смета за најзастапен минерал на Земјата, што претставува 38% од нејзиниот волумен [ 38]

Големи депозити на железо се наоѓаат во групирани железни формации. Овие геолошки формации се вид на карпа која се состои од повторени тенки слоеви на железни оксиди наизменични со ленти од шкрилци и црни сиромашни со железо. Обврзаните железни форми беа поставени во времето пред 3.700 милиони години и пред 1.800 милиони години. [39] [40]

Споменатите соединенија на железо се користат како пигменти (споредуваат окер) од историско време и придонесуваат за бојата на разните геолошки формации, на пр. на Buntsandstein (британски Bunter, обоени песштајн). [41] Во случајот со Ајзенсенштајн (јурасичен "железен песочник", на пример, од Донзддорф) во Германија [42] и камен од камења во Велика Британија, железни пигменти придонесуваат за жолтеникава боја на големи количини историски градби и скулптури. [43] Посмртната црвена боја на површината на Марс произлегува од реголит богат со железо оксид. [44]

Значителни количини на железо се случуваат во железен сулфид минерален пирит (FeS2), но тешко е да се извлече железо од него и затоа не се користи. Всушност, железото е толку вообичаено што производството главно се фокусира само на руди со многу големи количини. За време на атмосферските влијанија, железо има тенденција да исцеди од сулфидните депозити како сулфат и од силикатни депозити како бикарбонати. Двете од нив се оксидираат во воден раствор и се таложат во дури благо покачен pH како железo (III) оксид. [45]

Околу 1 од 20 метеорити се состојат од уникатни железни никелни минерали таенит (35-80% железо) и камацит (90-95% железо). Иако ретки, железни метеорити се главната форма на природно метално железо на површината на Земјата. [46] Според извештајот на Меѓународниот ресурсен панел за метални резерви во општеството, глобалната количина на железо што се користи во општеството изнесува 2200 кг по глава на жител. Поразвиените земји во овој поглед се разликуваат од помалку развиените земји (7000-14000 до 2000 kg по глава на жител). [47]


Хемија и соединенија[уреди | уреди извор]

Железото ги покажува карактеристичните хемиски својства на транзициските метали, имено способноста да се формираат варијабилни оксидациски состојби кои се разликуваат по чекори од една и многу голема координација и органометални хемија: навистина, тоа беше откривањето на соединение на железо, фероцен, кое го револуционизира второто поле во 1950-тите. [48] Железото понекогаш се смета за прототип за целиот блок на транзициските метали, поради неговото изобилство и огромната улога што таа ја игра во технолошкиот прогрес на човештвото. [49] Неговите 26 електрони се распоредени во конфигурацијата [Ar] 3d64s2, од кои 3d и 4s електроните се релативно блиски во енергија, и на тој начин може да изгубат променлив број на електрони и нема јасна точка каде понатамошната јонизација станува непрофитабилна [14 ]

Железото формира соединенија главно во оксидациските состојби на +2 и +3. Традиционално, соединенијата на железо (II) се нарекуваат железни и железни (III) соединенија железо. Железото исто така се јавува во повисоки оксидациски состојби, на пр. пурпурниот калиум ферат (K2FeO4), кој содржи железо во неговата оксидациона состојба +6. Иако тврдеше железо (VIII) оксид (FeO4), извештајот не можеше да се репродуцира и таков вид (барем со железо во неговата оксидациона држава) се смета дека е неверојатно пресметан. [50] Сепак, една форма на анјонски [FeO4] - со железо во неговата +7 оксидациона состојба, заедно со железо (V) -перкосоизомер, е откриена со инфрацрвена спектроскопија на 4 К по кокондензација на атоми на феуда со абсорбција со ласер со мешавина на O2 / Ar. [51] Железото (IV) е вообичаен интермедијар во многу реакции на биохемиска оксидација. [52] [53] Бројни органоиронски соединенија содржат формални состојби на оксидација од +1, 0, -1 или дури -2. Оксидационите состојби и други сврзувачки својства често се проценуваат со помош на техника на Месбауер спектроскопија. [54] Многу мешани валентни соединенија ги содржат и железо (II) и железо (III) центри, како што се магнетит и пруско сино (Fe4 (Fe [CN] 6) 3). [53] Вториот се користи како традиционално "сино" во шематски планови. [55]

Железото е прво од транзициските метали кои не можат да ја достигнат својата група оксидациона состојба на +8, иако нејзините потешки конгенири рутениум и осмиум можат, со рутениум има потешкотии од осмиум. [18] Рутениум покажува водена катјонска хемија во нејзините ниски оксидациски состојби слични на оние на железото, но осмиумот не ги фаворизира високите оксидациски состојби во кои формира анјонски комплекси. [18] Во втората половина на транзиционата серија 3д, вертикалните сличности по групи се натпреваруваат со хоризонталните сличности на железото со своите соседи кобалт и никел во периодниот систем, кои исто така се ферромагнетни на собна температура и споделуваат слична хемија. Како такви, железо, кобалт и никел понекогаш се групираат заедно како железна тријада. [49]

Железовите соединенија произведени во најголем обем во индустријата се железо (II) сулфат (FeSO4 · 7H2O) и железо (III) хлорид (FeCl3). Првиот е еден од најлесно достапните извори на железо (II), но е помалку стабилен за воздушна оксидација од сол на Сол ((NH4) 2Fe (SO4) 2 · 6H2O). Железото (II) соединенијата имаат тенденција да се оксидираат во соединенија на железо (III) во воздухот. [53]

За разлика од многу други метали, железото не формира амалгами со жива. Како резултат на тоа, живата се тргува во стандардизирани колби од 76 фунти (34 кг) направени од железо. [56]

Железото е далеку најреактивен елемент во својата група; тој е пирофорен кога е ситно поделен и лесно се раствора во разредените киселини, давајќи Fe2 +. Сепак, не реагира со концентрирана азотна киселина и други оксидирачки киселини поради формирање на отпорен оксиден слој, кој сепак може да реагира со хлороводородна киселина. [18]

Бинарни соедниненија[уреди | уреди извор]

Железото реагира со кислород во воздухот за да формира различни соединенија на оксид и хидроксид; Најчести се железо (II, III) оксид (Fe3O4) и железо (III) оксид (Fe2O3). Железо (II) оксид, исто така, постои, иако е нестабилен на собна температура. И покрај нивните имиња, тие се всушност сите нестехиометриски соединенија чии композиции може да варираат. [57] Овие оксиди се главни руди за производство на железо (види ја илустрацијата и печката). Тие исто така се користат во производството на феррити, корисни магнетни медиуми за чување во компјутерите и пигменти. Најпознатиот сулфид е железен пирит (FeS2), исто така познат како злато на злато заради златниот сјај. [53] Тоа не е железо (IV) соединение, туку всушност е железен (II) полисулфид кој содржи Fe2 + и S2-2 јони во деформирана структура на натриум хлорид [57].

Бинарните железни и ферични халиди се добро познати, со исклучок на железен јодид. Железни халогени обично произлегуваат од третирање на железо метал со соодветната хидрогенална киселина за да се добијат соодветните хидрирани соли. [53]

Fe + 2 HX → FeX2 + H2 (X = F, Cl, Br, I)

Железото реагира со флуор, хлор и бром за да ги даде соодветните железни халиди, најчест е железен хлорид. [58]

2 Fe + 3 X2 → 2 FeX3 (X = F, Cl, Br)

Железен јодид е исклучок, термодинамички нестабилен поради оксидирачката моќ на Fe3 + и високата редуктивна моќност на I [58]

2 I− + 2 Fe3+ → I2 + 2 Fe2+ (E0 = +0.23 V)

Сепак, милиграмните количини на железен јодид, црна цврста материја, сè уште може да се подготват преку реакцијата на железен пентакарбонил со јод и јаглерод моноксид во присуство на хексан и светлина на температура од -20 ° C, осигурувајќи дека системот е добро запечатена од воздух и вода. [58]

Хемиско решение[уреди | уреди извор]

Стандардните редукциони потенцијали во киселиот воден раствор за некои чести железни јони се дадени подолу: [18]

Fe2+ + 2 e−         ⇌ Fe      E0 = −0.447 V

Fe3+ + 3 e−         ⇌ Fe      E0 = −0.037 V

FeO2−4 + 8 H+ + 3 e−     ⇌ Fe3+ + 4 H2O                E0 = +2.20 V


Црвено-пурпурниот тетраедарски ферат (VI) анјон е толку силен оксидирачки агенс што го оксилизира азот и амонијак на собна температура, па дури и вода во кисели или неутрални раствори: [58]

4 FeO2−4 + 10 H2O → 4 Fe3+ + 20 OH− + 3 O2

Јонот Fe3 + има голема едноставна катјонска хемија, иако бледо-виолетов хексако јон [Fe (H2O) 6] 3+ е многу лесно хидролизиран кога pH се зголемува над 0 на следниов начин: [59]

[Fe(H2O)6]3+    ⇌ [Fe(H2O)5(OH)]2+ + H+           K = 10−3.05 mol dm−3

[Fe(H2O)5(OH)]2+           ⇌ [Fe(H2O)4(OH)2]+ + H+           K = 10−3.26 mol dm−3

2 [Fe(H2O)6]3+ ⇌ [Fe(H2O)4(OH)]4+ 2 + 2 H+ + 2 H2O    K = 10−2.91 mol dm−3

Со оглед на тоа што рН се зголемува над 0 од горните жолти хидролизирани видови и кога се издига над 2-3, црвеникаво-кафеав хидроен железен (III) оксид преципитира надвор од растворот. Иако Fe3 + има конфигурација d5, нејзиниот спектар на апсорпција не е како оној на Mn2 + со неговите слаби, спин-забранети d-d-бендови, бидејќи Fe3 + има повисок позитивен полнеж и е поларизиран, намалувајќи ја енергијата на неговиот лигандно-метален полнеж трансфер апсорпции. Така, сите горенаведени комплекси се прилично силно обоени, со единствениот исклучок на хексакво јон - па дури и дека има спектар во кој доминираат трансфер на полнеж во близина на ултравиолетовата област. [59] Од друга страна, бледо зеленото железо (II) hexaquo ion [Fe (H2O) 6] 2+ не се подложува на значителна хидролиза. Јаглерод диоксидот не е еволуиран кога се додаваат карбонатни анјони, што наместо тоа резултира со појава на бел железен (II) карбонат. Во износ на јаглероден диоксид, ова го формира малку растворливиот бикарбонат, кој обично се јавува во подземните води, но брзо се оксидира во воздухот за да се формира железен (III) оксид, кој ги зема предвид кафените наслаги присутни во голем број струи.

Координативни соединенија[уреди | уреди извор]

Многу координатни соединенија на железо се познати. Типичен шест-координатен анјон е хексахлорферат (III), [FeCl6] 3-, кој се наоѓа во мешавината на солта тетракис (метиламониум) хексахлорферат (III) хлорид. [61] [62] Комплексите со повеќе бидентирани лиганди имаат геометриски изомери. На пример, транс-хлорохидридобисот (бис-1,2- (дифенилфосфино) етан) железо (II) комплекс се користи како почетна материјал за соединенија со дел од Fe (dppe) 2. [63] [64] Ферриоксалатниот јон со три оксалатни лиганди (прикажан десно) прикажува спирална хиралност со две не-суперпозитивни геометри означени со Λ (ламбда) за левата завртка и Δ (делта) за десната завртка на завртката, во согласност со IUPAC конвенции. [59] Калиум фериоксалат се користи во хемиска актинометрија и заедно со натриумовата сол се подложува на фоторедукција применета во фотографски процеси во стари стилови. Дихидрат на железо (II) оксалат има полимерна структура со ко-планарни оксалатни јони кои премостуваат помеѓу центрите на железо со вода од кристализација која се наоѓа во форма на капи од секој октаедар, како што е илустрирано подолу. [65]

Пруски сина, Fe4 [Fe (CN) 6] 3, е најпозната од цијанидните комплекси на железо. Нејзиното формирање може да се користи како едноставен влажен хемиски тест за да се направи разлика помеѓу водниот раствор на Fe2 + и Fe3 +, бидејќи тие реагираат (соодветно) со калиум феррицијанид и калиум фероцианд за да формираат пруско сино. [53]

Компонентите на железо (III) се доста слични на оние на хром (III), со исклучок на претпочитањето на железо (III) за О-донор наместо N-донорните лиганди. Последните имаат тенденција да бидат прилично понестабилни од комплексите на железо (II) и често се дисоцираат во вода. Многу Fe-O комплекси покажуваат интензивни бои и се користат како тестови за феноли или еноли. На пример, во тестот за железен хлорид, кој се користи за одредување на присуството на феноли, железо (III) хлорид реагира со фенол за да формира длабок виолеточен комплекс: [59]

3 ArOH + FeCl3 → Fe(OAr)3 + 3 HCl (Ar = aryl)

Меѓу комплексите на халид и псевдохалид, флуоро комплексите на железо (III) се најстабилни, со безбојниот [FeF5 (H2O)] 2- кој е најстабилен во воден раствор. Компонентите на хлоро се помалку стабилни и корист тетраедрична координација како кај [FeCl4] -; [FeBr4] - и [FeI4] - лесно се намалуваат на железо (II). Тиоцијанат е чест тест за присуството на железо (III), бидејќи го формира црвено-црвениот [Fe (SCN) (H2O) 5] 2+. Како манган (II), повеќето железо (III) комплекси се високо-вртења, исклучоци се оние со лиганди кои се високи во спектрохемиските серии како што е цијанид. Пример за ниско-вртат железо (III) комплекс е [Fe (CN) 6] 3-. Цианидните лиганди лесно можат да се одвојат во [Fe (CN) 6] 3-, а со тоа и овој комплекс е отровен, за разлика од железо (II) комплексот [Fe (CN) 6] 4- пронајден во пруско сино, [59] не ослободува водороден цијанид, освен кога се додаваат разредени киселини. [60] Железото покажува голема разновидност на електронски спин-состојби, вклучувајќи ги и сите можни спин квантни вредности за елемент d-блок од 0 (дијамагнетен) до 5/2 (5 непарни електрони). Оваа вредност е секогаш половина од бројот на неспарени електрони. Комплексите со нула до две неспарени електрони се сметаат за ниски вртења, а оние со четири или пет се сметаат за вртежи. [57]

Железовите (II) комплекси се помалку стабилни од комплексите на железо (III), но претпочитањето на O-донорните лиганди е помалку означено, така што на пример [Fe (NH3) 6] 2+ е познато додека [Fe (NH3) 6] 3 + не е. Тие имаат тенденција да бидат оксидирани до железо (III), но ова може да се модерира со ниска вредност на pH и специфични лиганди. [60]

Органометални соединенија[уреди | уреди извор]

Комбинатите од цијанид се технички органометални, но поважни се карбонилните комплекси и сендвич и полу-сендвич соединенија. Премиерското соединение на железо (0) е железо пентакарбонил, Fe (CO) 5, кој се користи за производство на прав од карбонилен железо, високо реактивна форма на метално железо. Термолизата на железо пентакарбонилот дава тринуклеарна кластера, триирон дотекакарбонил. Реагенсот на Колман, динатриум тетракарбонилферат, е корисен реагенс за органска хемија; содржи железо во -2 оксидациска состојба. Циклопентадиенилирон дикарбонил димер содржи железо во ретката +1 оксидациона состојба. [66]

Фероценот беше исклучително важно соединение во раната историја на гранката на органометални хемија, и до ден денес железото е сè уште еден од најважните метали во оваа област. [67] Првпат беше синтетизиран во 1951 година за време на обидот да се подготви фулвален (C10H8) со оксидативна димеризација на циклопентадиен; резултантниот производ бил пронајден како молекуларна формула C10H10Fe и пријавен да покаже "извонредна стабилност". [68] Откритието предизвика значителен интерес во областа на органометалличната хемија, [69] [70] делумно поради тоа што структурата предложена од Паусон и Кели (прикажана десно) не беше во согласност со тогаш постоечките модели на сврзување и не ја објасни нејзината неочекувана стабилност. Како резултат на тоа, првичниот предизвик беше дефинитивно да ја одреди структурата на фероцен со надеж дека нејзиното поврзување и својствата потоа ќе бидат разбрани. Шокантно романската сендвичка структура, [Fe (η5-C5H5) 2], [69] беше изведена и пријавена независно од три групи во 1952 година: Роберт Барнс Вудворд и Џефри Вилкинсон ја испитуваа реактивноста со цел да се одреди структурата [71] и покажа дека ферроцен подложува слични реакции на типична ароматична молекула (како што е бензен), [72] Ернст Ото Фишер ја изведувал сендвичската структура и почнал да синтетизира други металоцени, вклучувајќи кобалтоцен; [73] Ејланд и Пепински обезбедија х-зраци кристалографска потврда на структурата на сендвичот [74]

Применувајќи ја теоријата на валентната врска со фероцен, со оглед на центарот Fe2 + и два циклопентадиенидни анјони (C5H5-), за кои се знае дека се ароматични според правилото на Хјукел и, оттаму, високо стабилно, дозволено правилно предвидување на геометријата на молекулата. Откако молекуларната орбитална теорија била успешно применета и предложениот модел Dewar-Chatt-Duncanson [75], причините за извонредната стабилност на фероцен станале јасни. [76] Ферроцен не е првиот органометален соединение познато - Солта на Zeise, K [PtCl3 (C2H4)] · H2O беше пријавена во 1831 [77] [78], а откривањето на Ni (CO) 4 од Монд се случило во 1888 година, [79] но тоа било откритие на ferrocene кое започна органометални хемија како посебна област на хемијата. Беше толку важно што Вилкинсон и Фишер ја делеа Нобеловата награда за хемија од 1973 година "за нивната пионерска работа, независно извршена, за хемијата на органометални, т.н. сендвич соединенија". [80] Самиот фероцен може да се користи како 'рбетот на лигандот, на пр. 1,1'-бис (дифенилфосфино) фероцен (dppf). Ферроцен сам по себе може да се оксидира до катерот на фероцениум (Fc +); двојката на фероценот / фероцениумот често се користи како референца во електрохемијата. [70]

Металоцените како фероцен може да се подготват со реакција на свежо испукнат циклопентадиен со железо (II) хлорид и база. [81] Тоа е ароматична супстанција и се подложува на супституциски реакции, наместо на реактивни реакции на циклопентадиенилните лиганди. На пример, ацилирањето на Ферелен-Занаети на ферроцен со оцетна анхидридка дава ацетилфероцен [82], исто како што ацилирањето на бензен дава ацетофенон под слични услови.

Органометални видови во центарот на железо се користат како катализатори. Комплетот Knölker, на пример, е катализатор за хидрогенизација на трансфер на кетони. [83]

Етимологија[уреди | уреди извор]

Бидејќи железото е користено толку долго, има многу различни имиња на различни јазици. Изворот на хемискиот симбол Fe е латинскиот збор ferrum, а неговите потомци се имињата на елементите на романските јазици (на пример, француски fer, шпански hierro и италијански и португалски ferro). [84] Зборот ferrum веројатно доаѓа од семитските јазици, преку етрурски, од коренот кој исто така доведе до "староанглиски" браш "[85] Англискиот збор "железо" потекнува од прот-германскиот * isarnan, кој исто така е извор на германското име Eisen. Најверојатно се позајмени од Селтик * Исарн, кој на крајот доаѓа од Прото-Индоевропски * е- (е) ​​ро- "моќен, свето" и конечно "е" силен ", нарекувајќи ја силата на железо како метал. [86] Клеве го поврзува * Изарн со Илирик и Латинска ира, 'гнев'). Балто-словенските имиња за железо (на пример, руски железо [јелезо], полски желаса, литвански geležis) се единствените што доаѓаат директно од Прото-индоевропски * ghelgh- "железо". [87] На многу од овие јазици, зборот за железо може исто така да се користи за означување на други предмети направени од железо или челик или фигуративно поради цврстината и цврстината на метал. [88] Кинескиот тит произлегува од прото-сино-тибетски * hliek, [89] и беше позајмен во јапонски како Τecuu, кој исто така има мајчин читање kurogane "црн метал" (сличен на тоа како се користи железо во англискиот збор Ковач). [90]

Историја[уреди | уреди извор]

Ковано железо[уреди | уреди извор]

Железото е еден од елементите кои несомнено се познати на античкиот свет. [91] Тоа е работено, или ковано, со милениуми. Сепак, железни објекти од голема возраст се многу поретки од предмети направени од злато или сребро поради леснотијата со која железото кородира. [92]

Мониста направена од метеорско железо во 3500 п.н.е. или порано биле пронајдени во Герза, Египет од страна на Г.А. Wainwright. [93] Монирите содржат 7,5% никел, што е потпис на метеорско потекло, бидејќи железото пронајдено во Земјината кора генерално има само мала нечистотија на никел. Метеоричното железо беше високо ценето поради неговото потекло на небото и често се користело за создавање на оружје и алатки. [93] На пример, во гробот на Тутанхамаун бил пронајден нож изработен од метеорно ​​железо, кој содржел слични пропорции на железо, кобалт и никел со метеорит откриен во областа, депониран од антички метеорски туш [94] [95] [96 ] Предмети кои веројатно биле направени од железо од страна на Египќаните датираат од 3000 до 2500 п.н.е. [92] Метеоритното железо е споредливо меко и еластично и лесно може да се фалсификува со ладна работа, но може да стане кршливо кога се загрева поради содржината на никел. [97]

Првото производство на железо започнало во Средното бронзено доба, но потребни се неколку векови пред да се измести железото бронза. Примероци од топено железо од Асмар, Месопотамија и Талин чагар во северна Сирија биле направени некаде помеѓу 3000 и 2700 п.н.е. [98] Хетејците воспоставиле империја во северно-централната Анадолија околу 1600 п.н.е. Тие се чини дека се првите кои го разбираат производството на железо од своите руди и го сметаат за високо во нивното општество. [99] Хетејците почнале да го топат железото помеѓу 1500 и 1200 година п.н.е., а праксата се проширила и на остатокот од Блискиот Исток, откако нивната империја паднала во 1180 п.н.е. [98] Следниот период се нарекува железното време.

Артефакти од топено железо се наоѓаат во Индија од 1800 до 1200 п.н.е., [100] и во Левант од околу 1500 п.н.е. (што укажува на топење во Анадолија или Кавказ). [101] [102] Наводните референци (споредете ја историјата на металургијата во Јужна Азија) со железо во индиските Веди се користат за тврдењата за многу рано користење на железо во Индија, соодветно, за да ги дадат текстовите како такви. Ограничениот термин ајас (метал) веројатно се однесува на бакар и бронза, додека железото или шима ајасот, буквално "црн метал", прво се споменува во пост-ригрестичната Атарваведа. [103]

Некои археолошки докази сугерираат дека железото е потопено во Зимбабве и југоисточна Африка уште во осмиот век п.н.е. [104] Работењето со железо беше воведено во Грција кон крајот на 11 век п.н.е., од кое брзо се прошири низ цела Европа [105].

Ширењето на железото во Централна и Западна Европа е поврзано со експанзијата на Келти. Според Плиниј Старецот, употребата на железо била вообичаена во римската ера. [93] Годишното производство на железо од Римската империја е проценето на 84750 t, [106] додека слично населената и современата Хан Кина произведува околу 5000 т. [107] Во Кина, железото се појавува само околу 700-500 п.н.е. [108] Железото може да биде воведено во Кина низ Централна Азија. [109] Најраните докази за употреба на високи печки во Кина датираат од 1 век од н.е., [110] и купола печки биле користени уште во периодот на завојуваните држави (403-221 п.н.е.) [111] Употребата на експлозијата и куполата печка остана широко распространета за време на династиите Песна и Танг. [112]

За време на Индустриската револуција во Велика Британија, Хенри Корт почнал да го рафинира железото од сурово железо на ковано железо (или бар железо) користејќи иновативни системи за производство. Во 1783 година тој го патентирал процесот на puddling за рафинирање на железна руда. Подоцна подоцна беше подобрена од другите, вклучувајќи го и Џозеф Хол. [113]

Лиено железо[уреди | уреди извор]

Лиено железо за првпат беше произведено во Кина во текот на 5-тиот век п.н.е. [114], но беше тешко во Европа до средновековниот период [115]. [116] Најраните артефакти од леано железо беа откриени од страна на археолозите во денешната модерна округот Лух, Џиангсу во Кина. Леарното железо се користело во античка Кина за војување, земјоделство и архитектура. [117] За време на средновековниот период, во Европа се пронајдени средства за производство на ковано железо од леано железо (во овој контекст познато како сурово железо), кое користи ковачни челици. За сите овие процеси, потребен е јаглен како гориво. [118]

Средновековните печки се високи околу 3,0 метри и се направени од огноотпорни тули; принуден воздух обично се обезбедува од страна на механизирани мелови. [116] Современите високи печки пораснаа многу поголеми, со огништа од четиринаесет метри во дијаметар, што им овозможи да произведуваат илјадници тони железо секој ден, но во суштина функционираат на ист начин како што тоа го правеа во средниот век [118].

Во 1709 година, Абрахам Дарби, основав печка за кокс, за производство на леано железо, заменувајќи ја јаглен, иако продолжи да користи високи печки. Следливото достапно евтин железо беше еден од факторите што доведоа до Индустриска револуција. Кон крајот на 18 век, леано железо почна да го замени ковано железо за одредени намени, бидејќи беше поевтино. Содржината на јаглерод во железо не била вмешана како причина за разликите во својствата на ковано железо, леано железо и челик до 18 век [98].

Бидејќи железото стануваше поевтино и повеќе обилно, стана и голем структурен материјал по изградбата на иновативниот прв железен мост во 1778 година. Овој мост сè уште денес стои како споменик за улогата на железото што се игра во Индустриската револуција. По ова, железото се користело во шини, чамци, бродови, аквадукти и згради, како и во цилиндрите на железо во парните машини. [118] Железниците се централни за формирање на модерност и идеи за напредок [119] и различни јазици (на пример, француски, шпански, италијански и германски) се однесуваат на железницата како железен пат.

Челик[уреди | уреди извор]

Челикот (со помали содржини на јаглерод од сурово железо, но повеќе од ковано железо) прво се произведува во антиката со користење на цврстина. Ковачите во Луристан во западна Персија правеле добар челик до 1000 п.н.е. [98] Потоа, подобрените верзии, челикот Wootz од Индија и челикот Дамаск беа развиени околу 300 п.н.е. и АД 500, соодветно. Овие методи биле специјализирани, па затоа челикот не станал голема стока до 1850-тите. [120]

Новите методи на производство на карболизирани железни решетки во процесот на цементирање беа измислени во 17 век. Во Индустриската револуција беа измислени нови методи за производство на железна железо без јаглен и подоцна беа применети за производство на челик. Во доцните 1850-ти, Хенри Бесемер измислил нов процес за производство на челик, кој вклучувал воздух низ стопено сурово железо, за да произведе благ челик. Ова го направи челик многу поекономично, а со тоа водеше кон ковано железо повеќе да не се произведува во големи количини. [121]

Основи на модерната хемија[уреди | уреди извор]

Во 1774 година, Антоан Лавоазие ја користел реакцијата на водена пареа со метално железо во железната цевка за да создаде водород во неговите експерименти што воделе кон демонстрација на зачувувањето на масата, што било корисно за промена на хемијата од квалитативна наука до квантитативна. [122]

Симболична улога[уреди | уреди извор]

Железото игра одредена улога во митологијата и пронашло разновидна употреба како метафора и во фолклорот. Грчките поети Хесиодовите дела и денови (линии 109-201) наведуваат различни возрасти на човекот именувани по метали како злато, сребро, бронза и железо за да се сметаат за сукцесивно време на човештвото. [123] Железното време било тесно поврзано со Рим и во Метаморфозите на Овидиј.

Доблестите, во очај, излегоа од земјата; и изопаченоста на човекот станува универзална и целосна. Тогаш успеало тврд челик.

- Овидиј, Метаморфози, Книга I, Железната ера, линија 160,

Пример за важноста на симболичката улога на железо може да се најде во германската кампања од 1813 година. Фридрих Вилијам III го нарачал првиот железен крст како воена декорација. Берлинскиот железен накит го достигна своето врвно производство помеѓу 1813 и 1815 година, кога пруското кралско семејство ги повика граѓаните да донираат златен и сребрен накит за воено финансирање. На натписот "Голд габ ich für Eisen" (јас дадов злато за железо) се користеше и во подоцнежните воени напори. [124]

Производство на метално железо[уреди | уреди извор]


Индустриски рути[уреди | уреди извор]

Производството на железо или челик е процес кој се состои од две главни фази. Во првата фаза чугун се произведува во висока печка. Алтернативно, тоа може да биде директно намалено. Во втората фаза, суровото железо се претвора во ковано железо, челик или леано железо. [125]

За неколку ограничени намени кога тоа е потребно, чисто железо се произведува во лабораторија во мали количини со намалување на чистиот оксид или хидроксид со водород или формирање на железен пентакарбонил и загревање до 250 ° C така што се разградува за да се формира чист железен прав . [45] Друг метод е електролиза на црни хлориди врз железна катода. [126]

Обработка на високи печки[уреди | уреди извор]

Индустриското производство на железо започнува со железни руди, главно хематит, кој има номинална формула Fe2O3 и магнетит, со формулата Fe3O4. Овие руди се сведени на метал во карботермична реакција, односно со третман со јаглерод. Конверзијата обично се изведува во високи печки на температура од околу 2000 ° C. Јаглеродот е обезбеден во форма на кокс. Процесот, исто така, содржи флукс како што е варовник, кој се користи за отстранување на силикатни минерали во рудата, кои инаку ќе ја заглават печката. Коксот и варовникот се хранат во врвот на печката, додека масивна експлозија на воздух загреана до 900 ° C, околу 4 тони по тон железо, [116] е принудена во печката на дното. [125]

Во печката коксот реагира со кислород во експлозијата за воздух за да произведе јаглерод моноксид: [125]

2 C + O2 → 2 CO

Јаглеродмоноксидот ја намалува железна руда (во хемиската равенка подолу, хематит) во стопено железо, станувајќи јаглерод диоксид во процесот: [125]

Fe2O3 + 3 CO → 2 Fe + 3 CO2

Некои железо во понискиот регион на печката со висока температура реагира директно со коксот: [125]

2 Fe2O3 + 3 C → 4 Fe + 3 CO2

Флуксот што е присутен за топење на нечистотиите во рудата е главно варовник (калциум карбонат) и доломит (калциум-магнезиум карбонат). Други специјализирани флукс се користат во зависност од деталите на рудата. Во топлината на печката флуксот од варовник се распаѓа на калциум оксид (исто така познат како брза лим): [125]

CaCO3 → CaO + CO2

Потоа калциум оксидот се комбинира со силициум диоксид за да се формира течна згура. [125]

CaO + SiO2 → CaSiO3

Згурата се топи во топлината на печката. На дното на печката, стопената згура лебди на врвот на погустото стопено железо, а отворите на страната на печката се отвораат за да се истепаат железото и згурата одделно. Железото кое некогаш се лади се нарекува сурово железо, додека згура може да се користи како материјал при изградба на патишта или да се подобрат минерални сиромашни почви за земјоделството. [116]

Директна редукција на железо[уреди | уреди извор]

Поради загриженоста за животната средина, развиени се алтернативни методи за обработка на железо. "Директно намалување на железото" ја намалува железната руда на цврста грутка наречена "сунѓер" железо или "директно" железо кое е погодно за производство на челик. [116] Две главни реакции го сочинуваат процесот на директна редукција:

Природниот гас е делумно оксидиран (со топлина и катализатор): [116]

2 CH4 + O2 → 2 CO + 4H2

Овие гасови потоа се третираат со железна руда во печка, произведуваат цврсто сунѓерно железо: [116]

Fe2O3 + CO + 2H2 → 2 Fe + CO2 + 2H2O

Силика се отстранува со додавање на флукс од варовник како што е опишано погоре. [116]

Термит[уреди | уреди извор]

Железото е спореден производ на горење на мешавина од алуминиумски прав и 'рѓа во прав.

Fe2O3 + 2 Al → 2 Fe + Al2O3

Понатамошни процеси[уреди | уреди извор]

Суровото железо не е чисто железо, но има 4-5% јаглерод растворен во него со мали количини на други нечистотии како сулфур, магнезиум, фосфор и манган. Бидејќи јаглеродот е главната нечистотија, железото (суровото железо) станува кршливо и тешко. [125] Отстранувањето на другите нечистотии резултира со леано железо, кое се користи за фрлање предмети во леарници како што се печки, цевки, радијатори, светилки и шини. [125]

Алтернативно, суровото железо може да се направи во челик (со до околу 2% јаглерод) или ковано железо (комерцијално чисто железо). За тоа се користат разни процеси, вклучувајќи пепелни ковани, педијални печки, конвертори Бесемер, отворени огништа, основни кислородни печки и електрични лачни печки. Во сите случаи, целта е да се оксидира дел или целиот јаглерод, заедно со други нечистотии. Од друга страна, може да се додадат други метали за да се направат легирани челици. [118]

Анкетата вклучува загревање на парче челик на 700-800 ° C неколку часа, а потоа постепено ладење. Тоа го прави челичниот мек и попрактичен. [127]


Апликации[уреди | уреди извор]

Металуршки апликации[уреди | уреди извор]

Железото е најраспространето од сите метали, со повеќе од 90% од светското производство на метал. Нејзините ниски трошоци и висока јачина го прават неопходен во инженерските апликации како што се изградба на машини и машински алати, автомобили, трупови на големи бродови и структурни компоненти за згради. Бидејќи чистото железо е прилично меко, најчесто се комбинира со легирање елементи за да се направи челик [128].

α-Iron е прилично мек метал кој може да раствори само мала концентрација на јаглерод (не повеќе од 0,021% по маса на 910 ° C). [129] Аустенит (γ-железо) е слично мек и метален, но може да раствори значително повеќе јаглерод (колку што е 2.04% по маса на 1146 ° C). Оваа форма на железо се користи во вид на нерѓосувачки челик што се користи за правење прибор за јадење, како и опрема за болнички и прехрамбени услуги. [17]

Комерцијално достапното железо е класифицирано врз основа на чистотата и изобилството на адитиви. Суровото железо има 3.5-4.5% јаглерод [130] и содржи различни количини на загадувачи како сулфур, силициум и фосфор. Суровото железо не е производ што може да се продава, туку преоден чекор во производството на леано железо и челик. Редукцијата на загадувачите во суровото железо што негативно влијаат на материјалните својства, како што се сулфур и фосфор, дава лиено железо што содржи 2-4% јаглерод, 1-6% силициум и мали количини манган. [125] Суровото железо има точка на топење во опсегот од 1420-1470 К, што е пониско од било која од неговите две главни компоненти и го прави првиот производ да се стопи кога јаглеродот и железото се загреваат заедно. [18] Неговите механички својства се разликуваат во голема мера и зависат од формата на јаглеродот во легура. [14]

"Белите" леани желези содржат јаглерод во форма на цементит или железен карбид (Fe3C). [14] Ова тешко, кршливо соединение доминира во механичките својства на бели фрлани пегли, што ги прави тешко, но непоколебливи за шок. Скршената површина на бело леано железо е полна со прекрасни аспекти на скршениот железен карбид, многу бледо, сребрено, сјајно материјал, па оттука и ознаката. Ладењето на мешавина од железо со 0,8% јаглерод полека под 723 ° C до собна температура резултира со одделни, наизменични слоеви на цементит и α-железо, кое е меко и ковчесто и се нарекува перлит за неговиот изглед. Брзото ладење, од друга страна, не дозволува време за оваа поделба и создава тврд и кршлив мартензит. Челикот потоа може да се зацврсти со загревање на температура помеѓу нив, менување на пропорциите на перлит и мартензит. Крајниот производ под 0,8% содржина на јаглерод е мешавина од перлит-αFe и дека над 0,8% содржина на јаглерод е мешавина од перлит-цементит. [14]

Во сивото железо јаглеродот постои како одделни, фини снегулки од графит, а исто така го прави материјалот кршлив поради остриот острички од графит кои создаваат места за концентрација на стрес во материјалот. [131] Понова верзија на сиво железо, наречена нодуларно железо, е специјално обработена со траги од магнезиум за да се смени обликот на графитот до сфероиди или нодули, со што се намалуваат концентрациите на стресот и значително ја зголемуваат цврстина и цврстина на материјалот. ]

Ковано железо содржи помалку од 0,25% јаглерод, но големи количини на згура што му даваат фиброзна карактеристика. [130] Тоа е тежок, податлив производ, но не како леплив како сурово железо. Ако се исполира на работ, тоа го губи брзо. Ковано железо се карактеризира со присуство на фини влакна од згура заглавени во рамките на металот. Ковано железо е повеќе отпорно на корозија од челик. Тоа е речиси целосно заменето со лесен челик за традиционални производи од ковано железо и ковач.

Благиот челик кородира полесно отколку ковано железо, но е поевтин и пошироко достапен. Јаглеродниот челик содржи 2,0% јаглерод или помалку, [133] со мали количества манган, сулфур, фосфор и силикон. Алуминиумските челици содржат различни количества на јаглерод, како и други метали, како што се хром, ванадиум, молибден, никел, волфрам итн. Нивната содржина на легури ја зголемува нивната цена и затоа тие обично се користат само за специјални намени. Еден заеднички легиран челик, сепак, е нерѓосувачки челик. Неодамнешните достигнувања во црна металургија создадоа растечки опсег на микроалкилирани челици, исто така познати како HSLA или нисколегирани челици со висока јачина, кои содржат мали додатоци за производство на висока јачина и честопати спектакуларна цврстина со минимални трошоци. [133] [134] [ 135]

Покрај традиционалните апликации, железо се користи и за заштита од јонизирачко зрачење. Иако е полесен од друг традиционален заштитен материјал, олово, тоа е многу посилно механички. Слабеењето на зрачењето како функција на енергија е прикажано на графиконот [136].

Главниот недостаток на железо и челик е чисто железо, а повеќето од неговите легури страдаат од 'рѓа, ако не се заштитени на некој начин, чија цена изнесува над 1% од светската економија. [137] Сликањето, галванизацијата, пасивацијата, пластичното обложување и болката се користат за заштита на железото од 'рѓа со исклучување вода и кислород или со катодна заштита. Механизмот на 'рѓосување на железо е како што следува: [137]

Катода: 3 О2 + 6 H2O + 12 е- → 12 OH-

Анода: 4 Fe → 4 Fe2 + + 8 e-; 4 Fe2 + → 4 Fe3 + 4 e-

Вкупно: 4 Fe + 3 O2 + 6 H2O → 4 Fe3 + + 12 OH- → 4 Fe (OH) 3 или 4 FeO (OH) + 4 H2O

Електролитот обично е железо (II) сулфат во урбаните области (формиран кога атмосферскиот сулфур диоксид го напаѓа железото) и честичките на солта во атмосферата во приморските области. [137]


Соединенија на железо[уреди | уреди извор]

Иако доминантната употреба на железо е во металургијата, железо соединенија се исто така распространети во индустријата. Железни катализатори традиционално се користат во процесот Хабер-Бош за производство на амонијак и процесот Фишер-Тропш за конверзија на јаглероден моноксид во јаглеводороди за горива и мазива. [138] Правното железо во кисела растворувач се користело во редукцијата на Бекамп, намалувањето на нитробензен во анилин. [139]

Железото (III) хлорид наоѓа употреба при пречистување на водата и третман на отпадни води, при боење на ткаенина, како средство за боење во бои, како додаток во добиточната храна и како наклон за бакар при изработка на печатени плочки.[140] Исто така, може да се раствори во алкохол за да се формира тинктура од железо, која се користи како лек за запирање на крварење во канари. [141]

Железо (II) сулфат се користи како претходник на други соединенија на железо. Исто така се користи за намалување на хромат во цементот. Се користи за зајакнување на храната и за лекување на анемија од дефицит на железо. Железо (III) сулфат се користи при решавање на минерални отпадни честички во водата од резервоарот. Железo (II) хлорид се користи како редуцирачки флокулирачки агенс, во формирањето на железни комплекси и магнетни железни оксиди и како редуцирачки агенс во органска синтеза. [140]

Биолошка и патолошка улога[уреди | уреди извор]

Железото е потребно за живот. [8] [142] [143] Кластерите на железо-сулфур се распространети и вклучуваат нитрогеназа, ензими одговорни за биолошка фиксација на азот. Белодробните протеини учествуваат во транспортот, складирањето и употребата на кислород [8]. Железни протеини се вклучени во трансферот на електрони. [144]

Примери на протеини кои содржат железо во повисоки организми вклучуваат хемоглобин, цитохром (види високо валентно железо) и каталаза. [8] [145] Просечниот возрасен човек содржи околу 0.005% телесна тежина на железо, или околу четири грама, од кои три четвртини се во хемоглобин - ниво кое останува константно, и покрај тоа што само еден милиграм на железо се апсорбира секој ден, [144] затоа што човечкото тело го рециклира својот хемоглобин за содржината на железо. [146]

Биохемија[уреди | уреди извор]

Стекнувањето на железо претставува проблем за аеробните организми, бидејќи железото од железо е слабо растворливо во близина на неутралната pH вредност. Така, овие организми имаат развиено средства за апсорбирање на железо како комплекси, понекогаш земајќи железо железо пред оксидирање на железо во железо. [8] Особено, бактериите имаат развиено многу високо афинитетни секвестриски агенси наречени сидерофори. [147] [148] [149]

По преземањето во човечки клетки, складирањето на железо е прецизно регулирано. [8] [150] Главна компонента на оваа регулација е протеинскиот трансферин, кој ги врзува железоните јони апсорбирани од дуоденумот и го носи во крвта во клетките. [8] [151] Трансферин содржи Fe3 + во средината на искривениот октаед, поврзан со еден азот, три оксигени и хелатниот карбонат-анјон кој го заробува јон Fe3 +: има толку висока константа на стабилност што е многу ефикасна при земањето на Fe3 + јони, дури и од најмногу стабилни комплекси. Во коскената срцевина, трансферин се намалува од Fe3 + и Fe2 + и се складира како феритин за да се инкорпорира во хемоглобинот. [144]

Најчесто познати и проучени биооргански соединенија на железо (биолошки молекули на железо) се хемо протеините: примери се хемоглобин, миоглобин и цитохром Р450 [8]. Овие соединенија учествуваат во транспорт на гасови, градење на ензими и пренесување на електрони. [144] Металопротеините се група на протеини со метални јонски кофактори. Некои примери на железо металопротеини се феритин и рустредокрин. [144] Многу ензими од витално значење за живот содржат железо, како каталаза, [152] липоксигенази, [153] и IRE-BP. [154]

Хемоглобинот е кислороден носач кој се јавува во црвените крвни клетки и ја придонесува нивната боја, транспортира кислород во артериите од белите дробови до мускулите каде што се пренесува во миоглобин, кој го складира додека не биде потребен за метаболичка оксидација на глукоза, генерирање на енергија [8] Тука хемоглобинот се врзува за јаглероден диоксид, произведен кога гликозата се оксидира, која се транспортира преку вените со хемоглобин (претежно како бикарбонатни анјони) назад во белите дробови каде што се издишува. [144] Во хемоглобинот, железото е во една од четирите хеми групи и има шест можни координатни места; четирите се окупирани од атоми на азот во порфирински прстен, петтиот од имидазолниот азот во хистидинскиот остаток од еден од протеинските синџири прикачени на хем групата, а шестиот е резервиран за молекулата на кислород што може да се сврти со реверзибилно [144 ] Кога хемоглобинот не е поврзан со кислородот (а потоа се нарекува дезоксихемоглобин), јон Fe2 + во центарот на хем групата (во внатрешноста на хидрофобниот протеин) е во високо-спин конфигурација. Поради тоа, е премногу голем за да се вклопи внатре во порфиринскиот прстен, кој наместо тоа се свиткува во купола со јон Fe2 + околу 55 пикометри над неа. Во оваа конфигурација, шестата координативна локација резервирана за кислородот е блокирана од друг хистидински остаток. [144]

Кога деоксигемоглобинот зема молекула на кислород, овој остаток од хистидин се оддалечува и се враќа откако кислородот е безбедно прицврстен за да формира водородна врскасо неа. Ова резултира со префрлање на јон Fe2 + во конфигурација со низок вртеж, што резултира со намалување на јонскиот радиус од 20%, така што сега може да се вклопи во порфиринскиот прстен, кој станува рамничен. [144] (Покрај тоа, ова водородско поврзување резултира со наклонување на молекулата на кислород, што резултира со агол на поврзување на Fe-O-O околу 120 ° што го избегнува формирањето на мостовите Fe-O-Fe или Fe-O2-Fe кои ќе доведат до пренос на електрони, оксидација на Fe2 + до Fe3 + и уништување на хемоглобинот.) Ова резултира со движење на сите протеински синџири што води кон другите подединици на облик на промена на хемоглобинот во форма со поголема афинитет на кислород. Така, кога деоксигемоглобинот зазема кислород, неговиот афинитет за повеќе кислород се зголемува, и обратно. [144] Миоглобинот, од друга страна, содржи само една Хем група и оттука и овој кооперативен ефект не може да се случи. Така, додека хемоглобинот е речиси заситен со кислородот во високите парцијални притисоци на кислородот во белите дробови, неговиот афинитет за кислород е многу помал од оној на миоглобинот, кој оксигенира дури и при ниски парцијални притисоци на кислород што се наоѓа во мускулното ткиво. [144] Како што е опишано со Боровиот ефект (именуван по Кристијан Бор, таткото на Нилс Бор), афинитетот на кислородот од хемоглобинот се намалува во присуство на јаглероден диоксид. [144]

Јаглерод моноксид и фосфорниот трифлуорид се отровни за луѓето бидејќи се врзуваат за хемоглобинот слично на кислородот, но со многу поголема сила, така што кислородот повеќе не може да се транспортира низ телото. Хемоглобинот врзан за јаглерод моноксид е познат како карбоксихемоглобин. Овој ефект, исто така, игра помала улога во токсичноста на цијанид, но таму главниот ефект е далеку од неговата мешање со правилното функционирање на цитохромот на електронскиот транспортен протеин. [144] Цитохромовите протеини, исто така, вклучуваат хемо групи и се вклучени во метаболичката оксидација на гликоза преку кислород. Шестата координативна локација потоа е окупирана од друг имидазолски азот или метионин сулфур, така што овие протеини во голема мера се инертни на кислородот - со исклучок на цитохром а, којшто се врзува директно со кислородот и затоа е многу лесно отруен од цијанид. ] Еве, преносот на електрони се одвива кога железото останува во низок вртежен момент, но се менува помеѓу оксидационите состојби на +2 и +3. Бидејќи потенцијалот за редукција на секој чекор е малку поголем од претходниот, енергијата се ослободува чекор-по-чекор и на тој начин може да се складира во аденозин трифосфат. Цитохромот a е малку различен, како што се јавува кај митохондријалната мембрана, се врзува директно на кислородот и транспортира протони, како и електрони, и тоа: [144]


4 Cytc2+ + O2 + 8H+ внатре → 4 Cytc3+ + 2 H2O + 4H+надвор


Иако хеме протеините се најважната класа на протеини кои содржат железо, исто така се многу важни протеините на железо-сулфур, кои се вклучени во електронски трансфер, што е можно бидејќи железото може да постои стабилно во двете оксидациски состојби на +2 или +3. Тие имаат еден, два, четири или осум железни атоми кои се приближно тетрахедски координирани до четири атоми на сулфур; поради оваа тетраедарска координација, тие секогаш имаат високо-вртено железо. Наједноставните од овие соединенија е рустредоксин, кој има само еден атом на железо кој е координиран со четири атоми на сулфур од цистеинските остатоци во околните пептидни синџири. Друга важна класа на железо-сулфур протеини е фередоксините, кои имаат повеќе атоми на железо. Трансферин не припаѓа на ниедна од овие класи. [144]

Способноста на морските школки да го одржат своето зафаќање на карпите во океанот е олеснета со нивната употреба на органометални железни врски во нивните кутикули богати со протеини. Врз основа на синтетички реплики, присуството на железо во овие структури го зголеми еластичниот модул 770 пати, цврстината на истегнување 58 пати и цврстината 92 пати. Количината на стрес што е потребна за трајно оштетување на нив се зголеми 76 пати. [156]

Здравје и исхрана[уреди | уреди извор]

Железото е распространето, но особено богатите извори на диететско железо вклучуваат црвено месо, остриги, леќа, грав, живина, риба, лист зеленчук, крес, тофу, наут, црни очи и меласа. Лебот и житарките понекогаш се конкретно збогатени со железо. [8] [157]

Железо обезбедено со додатоци во исхраната често се наоѓа како железо (II) фумарат, иако железо (II) сулфат е поевтино и се апсорбира подеднакво добро [140] Елементалното железо или редуцираното железо, и покрај тоа што се апсорбира на само една третина до две третини, ефикасноста (во однос на железен сулфат), [158] често се додава во храната, како што се житарките за појадок или збогатеното пченично брашно. Железото е најмногу достапно за телото кога се хелатува со амино киселини [159] и е исто така достапно за употреба како заеднички додаток за железо. Глицин, најевтина амино киселина, најчесто се користи за производство на суплементи на железо-глицинат. [160]

Диететски препораки[уреди | уреди извор]

Американскиот институт за медицина (ИОМ) ги ажурираше Проценетите просечни барања (ЕАР) и препорачаните диетални додатоци (РДА) за железо во 2001 година. [8] Тековниот ЕАР за железо за жени на возраст од 14-18 години е 7,9 мг / ден, 8,1 за возраст од 19-50 и 5,0 потоа (пост менопауза). За мажи ЕАР е 6.0 mg / ден со возраст од 19 години и повеќе. РДА е 15,0 мг / ден за жени на возраст од 15-18, 18,0 за 19-50 и 8,0 потоа. За мажи, 8,0 mg / ден на возраст од 19 и нагоре. RDAs се повисоки од EARs, со цел да се идентификуваат износи кои ќе ги опфатат луѓето со повисоки барања од просекот. РДА за бременост е 27 mg / ден, а за лактација 9 mg / ден. [8] За деца на возраст од 1-3 години 7 mg / ден, 10 на возраст од 4-8 и 8 години на возраст од 9-13 години. Што се однесува до безбедноста, ИОМ, исто така, поставува толерантни нивоа на голови (ULs) за витамини и минерали кога доволно докази. Во случај на железо, UL е поставен на 45 mg / ден. Колективно, EARs, RDAs и ULs се нарекуваат диететски референтни вредности. [161]

Европскиот орган за безбедност на храната (EFSA) се однесува на колективниот сет на информации како референтни вредности за исхраната, со референтниот внес на население (PRI) наместо RDA, и просечниот услов, наместо EAR. АИ и UL дефинирани како и во САД. За жени, PRI е 13 mg / ден на возраст од 15-17 години, 16 mg / ден за жени на возраст од 18 години, а кои се пред менопауза и 11 mg / ден постменопаузални. За бременост и лактација, 16 mg / ден. За мажите, ЈРИ е 11 mg / ден на возраст од 15 и повеќе години. За деца на возраст од 1 до 14 години, PRI се зголемува од 7 до 11 mg / ден. PRIs се повисоки од американските RDAs, со исклучок на бременоста [162]. ЕФСА го разгледа истото прашање за безбедноста не воспостави ОЛ. [163]

Доенчињата може да бараат дополнување на железо ако се хранат со кравјо млеко. [164] Честите крводарители се изложени на ризик од ниски нивоа на железо и често се советуваат да го дополнат внесот на железо. [165]

За целите на обележување на храна и додаток во исхраната во САД, износот во една услуга е изразен како процент од дневна вредност (% DV). За целите на етикетирање на железо 100% од дневната вредност беше 18 mg, а од 27 мај 2016 година остана непроменета до 18 mg. [166] Табела од сите стари и нови возрасни дневни вредности е дадена на референтниот дневен внес. Оригиналниот рок за кој треба да се почитува беше 28 јули 2018 година, но на 29 септември 2017 година, американската администрација за храна и лекови го објави предложеното правило кое го продолжи крајниот рок до 1 јануари 2020 година за големите компании и 1 јануари 2021 година за мали компании. [167]

Недостаток[уреди | уреди извор]

Недостатокот од железо е најчест недостаток во исхраната во светот. [8] [168] [169] [170] Кога загубата на железо не е соодветно компензирана со соодветен диететски внес на железо, се јавува состојба на латентен дефицит на железо, што со текот на времето доведува до анемија со дефицит на железо ако не се лекува, што се карактеризира со недоволен број црвени крвни клетки и недоволна количина на хемоглобин [171] Децата, пред-менопаузалните жени (жени на возраст на носење на деца) и лицата со слаба исхрана најмногу се подложни на болеста. Повеќето случаи на анемија со дефицит на железо се благи, но ако не се третираат, може да предизвикаат проблеми како брзо или нередовно отчукување на срцето, компликации за време на бременоста и одложен раст кај доенчиња и деца.

Вишок[уреди | уреди извор]

Употребата на железо е строго регулирана од страна на човечкото тело, кое нема регулирани физиолошки средства за излачување на железо. Само мали количини на железо се губат секојдневно поради мукозни и лигави на кожата на епителните клетки, така што контролата на нивото на железо првенствено се постигнува со регулирање на навлегувањето. [173] Регулирање на навлегувањето на железо е оштетено кај некои луѓе како резултат на генетски дефект кој се мапира во ХХ-Х генскиот регион на хромозомот 6 и води до абнормално ниски нивоа на хепцидин, клучен регулатор на влез на железо во циркулаторниот систем кај цицачи. [174] Кај овие луѓе, прекумерното внесување на железо може да резултира со нарушувања на преоптоварување на железо, познато медицински како хемохроматоза [8]. Многу луѓе имаат недијагностицирана генетска подложност на преоптоварување со железо и не се свесни за семејна историја на проблемот. Поради оваа причина, луѓето не треба да земаат додатоци на железо освен ако не страдаат од дефицит на железо и се консултираат со лекар. Се проценува дека хемохроматозата е причина за 0,3 до 0,8% од сите метаболни заболувања кај кавказите. [175]

Предозирањето на ингестираното железо може да предизвика прекумерно ниво на слободно железо во крвта. Високите нивоа на крв во слободното железо со железо реагираат со пероксиди за да произведат високо реактивни слободни радикали кои можат да ја оштетат ДНК, протеините, липидите и другите клеточни компоненти. Токсичноста на железта се јавува кога клетката содржи слободно железо, што обично се случува кога нивото на железо ја надминува достапноста на трансферин за да се поврзе со железото. Оштетувањето на клетките на гастроинтестиналниот тракт, исто така, може да ги спречи да ја регулираат апсорпцијата на железо, што доведува до понатамошно зголемување на нивото на крв. Железото обично ги оштетува клетките во срцето, црниот дроб и на други места, предизвикувајќи негативни ефекти кои вклучуваат кома, метаболна ацидоза, шок, откажување на црниот дроб, коагулопатија, синдром на респираторен дистрес кај возрасни, долгорочно оштетување на органите, па дури и смрт. Луѓето искусуваат токсичност на железо кога железото надминува 20 милиграми за секој килограм телесна маса; 60 милиграми за килограм се смета за смртоносна доза. [177] Преголемата потрошувачка на железо, често е резултат на тоа што децата јадат големи количини таблети со црни сулфати наменети за консумирање на возрасни, е една од најчестите токсиколошки причини за смрт кај деца под шест години. [177] Употребата на рецепт за исхрана (DRI) го поставува нивото на толерантниот горен внес (UL) за возрасни на 45 mg / ден. За деца под четиринаесет години UL е 40 mg / ден. [178]

Медицинскиот третман на токсичноста на железо е комплициран и може да вклучи употреба на специфичен хелатски агенс наречен дефероксамин за да се врзува и да го избрка вишокот железо од телото. [176] [179] [180]

Рак[уреди | уреди извор]

Улогата на железото во одбраната на ракот може да се опише како "меч со две острици" поради неговото распространето присуство во непатолошки процеси [181]. Луѓето што имаат хемотерапија може да развијат дефицит на железо и анемија, за што се користи интравенска терапија со железо за да се обноват нивоата на железо. [182] Преоптовареноста на железо, која може да се појави од високата потрошувачка на црвено месо, [8] може да иницира растење на туморот и да ја зголеми подложноста на појава на рак, [182] особено за колоректален карцином. [8]


Железото како тема во уметноста и во популарната култура[уреди | уреди извор]

Железото се јавува како тема во делата од уметноста и популарната култура, како:

Галерија на железни руди[уреди | уреди извор]

Наводи[уреди | уреди извор]

  1. Standard Atomic Weights 2013. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights
  2. Ram, R. S. and Bernath, P. F.. Fourier transform emission spectroscopy of the g4Δ-a4Δ system of FeCl. „Journal of Molecular Spectroscopy“ том  221 (2): 261. doi:10.1016/S0022-2852(03)00225-X. Bibcode2003JMoSp.221..261R. http://bernath.uwaterloo.ca/media/266.pdf. 
  3. Demazeau, G.; Buffat, B.; Pouchard, M.; Hagenmuller, P.. Recent developments in the field of high oxidation states of transition elements in oxides stabilization of Six-coordinated Iron(V). „Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie“ том  491: 60. doi:10.1002/zaac.19824910109. 
  4. "Iron". Micronutrient Information Center, Linus Pauling Institute, Oregon State University, Corvallis, Oregon. April 2016. конс. 6 March 2018. 
  5. Грешка во наводот: Погрешна ознака <ref>; нема зададено текст за наводите по име corr.
  6. "Hardness Conversion Chart". Maryland Metrics. Архивирано од изворникот на 18 June 2015. конс. 23 May 2010.  Unknown parameter |df= ignored (помош)
  7. Грешка во наводот: Погрешна ознака <ref>; нема зададено текст за наводите по име pure.
  8. Takaji, Kusakawa; Toshikatsu, Otani (1964 г). Properties of Various Pure Irons: Study on pure iron I. „Tetsu-to-Hagane“ том  50 (1): 42–47. http://ci.nii.ac.jp/naid/110001459778/en. 
  9. Јован Јовановиħ Змај, Песме. Београд: Рад, 1963, стр. 172-173.
  10. „Белешка о писцу“, во: Милорад Павић, Кутија за писање. Београд: Народна библиотека Србије, 2012, стр. 121.