IJzer (element) kenmerken, chemische structuur, gebruik

Hij ijzer Het is een overgangsmetaal dat behoort tot groep 8 of VIIIB van de periodiek systeem en wordt weergegeven met het FE -chemische symbool. Het is een grijsachtig metaal, ductiel, kneedbaar en van grote vasthoudendheid, gebruikt in tal van toepassingen die zeer nuttig zijn voor de mens en de samenleving.

Het vormt 5% van de korst van de aarde en is ook het tweede meest voorkomende metaal na aluminium. Ook wordt de overvloed ervan overwonnen door zuurstof en silicium. Met betrekking tot de kern van de aarde zijn echter 35% ervan samengesteld uit metalen en vloeibaar ijzer.

Alchemist-HP (talk) (www.Pse-Mendelejew.van) [fal of gfdl 1.2 (http: // www.GNU.Org/licenties/oude licenties/FDL-1.2.html)]

Buiten de terrestrische kern is ijzer geen metaal, omdat het snel wordt geoxideerd wanneer het wordt blootgesteld aan de vochtige lucht. Het bevindt zich in basaltrotsen, koolstofhoudende sedimenten en meteorieten; Over het algemeen in legering met nikkel, zoals in het Kamacita -mineraal.

De belangrijkste ijzeren mineralen die worden gebruikt voor mijnbouwbuitering zijn de volgende: Hematiet (ijzeroxide, geloof₂OF₃), Magnetiet (ferrosoferrisch oxide, geloof₃OF₄), Limoniet (gehydrateerde ferro -oxidehydroxide, [lelijk (oh) · nh₂O]), en het sideriet (ijzercarbonaat, feco₃)).

Gemiddeld heeft de mens een ijzergehalte van 4,5 g, waarvan 65 % in de vorm van hemoglobine is. Dit eiwit komt tussenbeide in het transport van zuurstof in het bloed en in zijn verdeling naar de verschillende weefsels, voor daaropvolgende verzameling door myoglobine en neuroglobine.

Ondanks de vele voordelen van ijzer voor de mens, kan overtollig metaal zeer ernstige giftige acties hebben, vooral op de lever, het cardiovasculaire systeem en de alvleesklier; Dat is het geval van erfelijke hematochromatismeziekte.

IJzer is synoniem met constructie, kracht en oorlogen. Aan de andere kant is het na zijn overvloed altijd een alternatief om te overwegen als het gaat om de ontwikkeling van nieuwe materialen, katalysatoren, medicijnen of polymeren; En ondanks de rode kleur van zijn roestjes, is het een milieuvriendelijk metaal.

[TOC]

Geschiedenis

Oudheid

IJzer werd millennia vervolgd. Het is echter moeilijk om ijzeren objecten van dergelijke oude leeftijden te vinden vanwege hun gevoeligheid voor corroze, wat de vernietiging ervan veroorzaakt. De oudste ijzeren objecten werden gemaakt met die in de meteorieten.

Dat is een soort accounts die in 3500 zijn uitgewerkt.C., Gevonden in Gerzah, Egypte en een dolk gevonden in het graf van Tutankhamun. Iron meteorieten worden gekenmerkt door een hoog nikkelgehalte, dus het was mogelijk om hun oorsprong in deze objecten te identificeren.

Bewijs van gietijzer in Asmar, Mesopotamië en Tail Chagar Bazaar, in Syrië, werden ook gevonden tussen 3000 en 2700 tot 2700 tot.C. Hoewel de ijzeren gieterij begon in de bronstijd, duurde het eeuwen waarin hij naar brons kon verhuizen.

Bovendien werden gietijzeren artefacten in India gevonden, 1800 tot 1200 tot.C. En in Levante, ongeveer 1500 tot.C. Er wordt gedacht dat de ijzertijd in het jaar 1000 begon.C., Door de kosten van de productie te verlagen.

Verschijnt in China tussen 700 en 500 tot.C., Waarschijnlijk getransporteerd door Centraal -Azië. De eerste ijzeren objecten werden gevonden in Luhe Jiangsu, China.

Europa

Gesmeed ijzer werd in Europa geproduceerd door gala -oproepen te gebruiken. Voor het proces was het gebruik van steenkool vereist als brandstof.

De hoge middeleeuwse ovens waren 3,0 m hoog, ze waren gemaakt van stenen en de lucht werd geleverd door handmatige balg. In 1709 richtte Abraham Darby een korte cola -oven op om gietijzer te produceren, ter vervanging van groentekool.

De beschikbaarheid van goedkoop ijzer was een van de factoren die hebben geleid tot de industriële revolutie. In deze periode begon de raffinage van het ijzeren ijzer, dat werd gebruikt om bruggen, schepen, afzettingen, etc. te bouwen, enz.

Staal

Staal gebruikt een koolstofconcentratie die groter is dan smeedijzer. Staal vond plaats in Luristan, Perzië, in het jaar 1000 tot.C. In de industriële revolutie werden nieuwe methoden bedacht om ijzerstaven te produceren zonder kolen, die vervolgens werden gebruikt om staal te produceren.

Aan het einde van de jaren 1850 ontwierp Henry Bessemer om de lucht naar de gesmolten arrabio te blazen om zoet staal te produceren, wat de productie van het meest economische staal maakte. Dit resulteerde in een afname van de productie van smeedijzerproductie.

Eigenschappen

https: // giphy.com/gifs/metaal-aluminium-73sauwqj7xhc

Verschijning

Metalen glans met een grijsachtige kleurstof.

Atoomgewicht

55.845 u.

Atoomnummer (z)

26

Smeltpunt

1.533 ºC

Kookpunt

2.862 ºC

Dikte

-Omgevingstemperatuur: 7.874 g/ml.

-Fusion Point (vloeistof): 6.980 g/ml.

Fusiewarmte

13.81 kJ/mol

Verdampingswarmte

340 kJ/mol

Kan u van dienst zijn: kaliumhypochloriet (KCLO)

Molaire caloriecapaciteit

25.10 J/(mol · k)

Ionisatieenergie

-Eerste ionisatieniveau: 762,5 kJ/mol (geloof⁺ gasvormig)

-Tweede ionisatieniveau: 1.561,9 kJ/mol (geloof²⁺ gasvormig)

-Derde niveau ionisatie: 2.957, kj/mol (geloof³⁺ gasvormig)

Elektronegativiteit

1.83 op de Pauling -schaal

Atomaire radio

Empirisch 126 PM

Warmtegeleiding

80.4 w/(m · k)

Elektrische weerstand

96.1 Ω · m (bij 20 ºC)

Curie Point

770 ° C, ongeveer. Bij deze temperatuur houdt het ijzer op ferromagnetisch.

Isotopen

Stabiele isotopen: ⁵⁴Geloof, met een overvloed van 5,85%; ⁵⁶Geloof, met een overvloed van 91,75%; ⁵⁷Geloof, met een overvloed van 2,12%; En ⁵⁷Geloof, met een overvloed van 0,28%. Zijnde de ⁵⁶Geloof De meest stabiele en overvloedige isotoop is niet verrast dat het atoomgewicht van ijzer bijna 56 u is.

Terwijl radioactieve isotopen zijn: ⁵⁵Vertrouwen, ⁵⁹Geloof en ⁶⁰Vertrouwen.

Elektronische structuur en configuratie

-Alotropen

IJzer bij kamertemperatuur kristalliseert in de kubieke structuur gericht op het lichaam (BCC), dat ook bekend staat als a-FE of ferriet (binnen metallurgische jargon). Aangezien u verschillende kristallijne structuren kunt overnemen, afhankelijk van de temperatuur en druk, wordt gezegd dat ijzer een allotrope metaal is.

De BCC Alotrope is veel voorkomend ijzer (ferromagnetisch), dat mensen zoveel kennen en zich aangetrokken voelen tot magneten. Wanneer het boven 771 ºC wordt verwarmd, wordt het paramagnetisch, en hoewel hun kristal alleen verwijt, beschouwden ze deze "nieuwe fase" als β-FE. De andere ijzeren alotropen zijn ook paramagnetisch.

Tussen 910 ºC en 1394 ºC is ijzer als de austeniet of γ-fe alotrope, waarvan de structuur kubiek is gecentreerd op gezichten, fcc. De conversie tussen Austenita en Ferrita heeft een belangrijke impact op de staalproductie; Sindsdien zijn koolstofatomen meer oplosbaar in de austeniet dan in de ferriet.

En dan, boven 1394 ºC tot zijn smeltpunt (1538 ºC), adopteren het ijzer de BCC, 8-FE-structuur opnieuw; Maar in tegenstelling tot het ferriet is deze alotrope paramagnetisch.

Opsilon ijzer

Door de druk te verhogen tot 10 GPa, bij een temperatuur van een paar honderd Celsius -graden, evolueert de α of ferriet alotrope naar de alotrope ε, epsilon, gekenmerkt door kristallisatie in een compacte zeshoekige structuur; dat wil zeggen met de meest verdichte geloofsatomen. Dit is de vierde allotrope ijzeren vorm.

Sommige studies theoretiseren over het mogelijke bestaan ​​van andere ijzers van ijzer onder dergelijke druk, maar bij nog hogere temperaturen.

-Metalen link

Ongeacht de ijzeren alotropo en de temperatuur die zijn geloofsatomen "agiteert", of de druk die hen compacteert, interageren ze met elkaar met dezelfde elektronen van Valencia; Dit zijn die getoond in hun elektronische configuratie:

[AR] 3D⁶ 4S²

Daarom zijn er acht elektronen die deelnemen aan de metaalbinding, of deze nu verzwakt of versterkt tijdens allotrope overgangen. Het zijn ook deze acht elektronen die ijzereigenschappen definiëren, zoals hun thermische of elektrische geleidbaarheid.

-Oxidatienummers

De belangrijkste oxidatienummers (en gebruikelijk) van ijzer zijn +2 (geloof²⁺) en de +3 (geloof³⁺)). In feite beschouwt de conventionele nomenclatuur alleen deze twee nummers of staten. Er zijn echter verbindingen waar ijzer een andere hoeveelheid elektronen kan winnen of verliezen; dat wil zeggen, het bestaan ​​van andere kationen wordt verondersteld.

IJzer kan bijvoorbeeld ook +1 oxidatienummers hebben (geloof⁺), +4 (geloof⁴⁺), +5 (geloof⁵⁺), +6 (geloof⁶⁺) en +7 (geloof⁷⁺)). De ferrato anionische soorten, lelijk₄^2-, Het heeft ijzer met een oxidatienummer van +6, omdat de vier zuurstofatomen het tot een zo extreme hebben geoxideerd.

Evenzo kan ijzer negatieve oxidatienummers hebben; zoals: -4 (geloof^4-), -2 (geloof^2-) en -1 (geloof^-)). Verbindingen met ijzeren centra met deze elektronenwinsten zijn echter zeer zeldzaam. Dat is de reden waarom, hoewel het in dit aspect mangaan overschrijdt, deze laatste vorm veel stabielere verbindingen met zijn bereik van oxidatietoestanden.

Het resultaat, voor praktische doeleinden, overweeg gewoon geloof²⁺ of geloof³⁺; De andere kationen zijn gereserveerd voor sommige specifieke ionen of verbindingen.

Hoe wordt het verkregen?

Stalen ornamenten, de belangrijkste ijzeren legering. Bron: Pxhere.

Grondstofverzameling

Het moet doorgaan naar de locatie van de meest geschikte mineralen voor de minerale uitbuiting van ijzer. De meest gebruikte mineralen te verkrijgen zijn de volgende: Hematiet (geloof₂OF₃), Magnetiet (geloof₃OF₄) Limonite (lelijk · oh · nh₂O) en Siderite (Feco₃)).

Kan u dienen: chrome chloride (CRCL3): structuur, eigenschappen, gebruik

Dan is de eerste stap in extractie om de rotsen te verzamelen met ijzererts Orenas. Deze rotsen worden verpletterd om ze in stukjes kleine maten te fragmenteren. Vervolgens is er een selectiefase van de fragmenten van de rotsen met ijzeren mineraal.

In de selectie worden twee strategieën gevolgd: gebruik van een magnetisch veld en sedimentatie in water. Rotsfragmenten worden onderworpen aan een magnetisch veld en fragmenten met mineralen zijn erin georiënteerd, kunnen worden gescheiden.

In de tweede methode worden de rotsachtige fragmenten in het water geloosd en die die ijzer bevatten omdat ze zwaarder zijn, worden op de bodem van het water afgedarm.

Hoogoven

Hoge oven waar staal wordt geproduceerd. Bron: Pixabay.

IJzermineralen worden getransporteerd naar de hoge ovens, waar ze samen worden gemorst met cola -kolen met het brandstofpapier en de koolstofleverancier. Bovendien wordt kalksteen of kalksteen toegevoegd, die voldoet aan de functie van de oprichter.

Naar de korte oven, met het vorige mengsel, wordt hete lucht geïnjecteerd bij een temperatuur van 1.000 ºC. IJzer smelt door de verbranding van steenkool die temperatuur tot 1 draagt.800 ºC. Zodra vloeistof arrabio wordt genoemd, die zich op de bodem van de oven ophoopt.

De arrabio wordt uit de oven geëxtraheerd en in containers gegoten om te worden getransporteerd voor een nieuwe gieterij; Terwijl de slak, onzuiverheid op het oppervlak van de arrabio, wordt weggegooid.

De arrabio wordt gegoten door het gebruik van lepels gietstukken in een converter -oven, samen met kalkhoudende steen als smelt, en zuurstof wordt geïntroduceerd bij hoge temperatuur. Aldus wordt het koolstofgehalte verminderd, waardoor de arrabio wordt verfijnd om het in staal te veranderen.

Vervolgens wordt staal door elektrische ovens geleid voor de productie van speciale staal.

Toepassingen

-Metalen ijzer

Iron Bridge in Engeland, een van de soja -constructies gemaakt met ijzer of zijn legeringen. Bron: Geen machine-leesbare auteur verstrekt. Jasonjsmith nam aan (op basis van copyrightclaims). [Publiek domein]

Omdat het een lage productiemetaal is, kneedbaar, ductiel en wordt omgezet in corrosiebestendig, is het bereikt dat het het meest bruikbare metaal voor de mens is, in zijn verschillende vormen: gesmede, gesmolten en staal van verschillende typen.

IJzer wordt gebruikt voor de constructie van:

-Bruggen

-Bases voor gebouwen

-Deuren en ramen

-Boten

-Verschillende tools

-Pijpen voor drinkwater

-Buizen voor afvalwatercollectie

-Tuinen meubels

-Cijfers voor de veiligheid van huishoudens

Het wordt ook gebruikt bij de uitwerking van huishoudelijke gebruiksvoorwerpen, zoals potten, pannen, messen, houders. Bovendien wordt het gebruikt bij de productie van koelkasten, keukens, wasmachines, vaatwasser, blenders, ovens, broodroosters.

Kortom, ijzer is aanwezig in alle objecten rondom de mens.

Nanodeeltjes

Metallic ijzer bereiden ook voor als nanodeeltjes, die zeer reactief zijn en de magnetische eigenschappen van de macroscopische vaste stof behouden.

Deze geloofsgebieden (en de meervoudige extra morfologieën) worden gebruikt om water van organochloorverbindingen te zuiveren, en als drugssteunen genomen om gebieden van het lichaam te selecteren door een magnetisch veld toe te passen.

Ze kunnen ook dienen als katalytische steunen in reacties waarbij koolstofbindingen worden verbroken, C-C.

-IJzeren verbindingen

Oxiden

Ferro, lelijk oxide wordt gebruikt als een pigment voor kristallen. Ferrisch oxide, geloof₂OF₃, Het is de basis voor een reeks pigmenten die variëren van geel tot rood, bekend als Venetiaans rood. De rode vorm, Rouge genoemd, wordt gebruikt om edelmetalen en diamanten te polijsten.

Ferrosoferrisch oxide, geloof₃OF₄, Het wordt gebruikt in ferritas, stoffen met een hoge magnetische toegankelijkheid en elektrische weerstand, bruikbaar in bepaalde computerherinneringen en in de magnetische tape -coating. Het is ook gebruikt als pigment- en polijstmiddel.

Sulfaten

Heptahydraat ferrous sulfaat, feso₄· 7h₂Of het is de meest voorkomende vorm van ijzerstoffaat, bekend als Green Vitriol of Coppera. Het wordt gebruikt als een reductiemiddel en bij de vervaardiging van inkten, meststoffen en pesticiden. Het vindt ook gebruik in galvanoplastiek van ijzer.

IJzerpaard, geloof₂(SW₄))₃, Het wordt gebruikt om ijzeralumine en andere ijzersverbindingen te verkrijgen. Het dient als coagulant in de zuivering van afvalwater, en als een mordant in textielverf.

Chloriden

Ferro chloride, fecl₂, Het wordt gebruikt als een bijtend en reducerend middel. Ondertussen ferrisch chloride, fecl₃, Het wordt gebruikt als een metalen chlorinatiemiddel (zilver en koper) en enkele organische verbindingen.

De behandeling van geloof³⁺ Met het hexocianoferrato -ion [FE (CN)₆]^-4 Produceert een blauw neerslag, Pruisen Blue genoemd, gebruikt in schilderijen en lakken.

Kan u dienen: natriumbisulfiet (NAHSO3): structuur, eigenschappen, gebruik, verkrijgen

IJzeren voedsel

De kokkels zijn een voedselbron die rijk is aan ijzer. Bron: Pxhere.

Over het algemeen wordt een inname van 18 mg/ijzeren dag aanbevolen. Onder de voedingsmiddelen die het in het dagelijkse voeding bieden, zijn de volgende:

Zeevruchten dragen ijzer bij in hemine, dus er is geen remming in de darmabsorptie daarvan. De clam draagt ​​bij tot 28 mg ijzer per 100 g ervan; Daarom zou deze hoeveelheid clam voldoende zijn om te voldoen aan de dagelijkse ijzervereiste.

De spinazie bevat 3,6 mg ijzer per 100 g. Vaccino's orgaanvlees, bijvoorbeeld de kalfsvleeslever, bevat 6,5 mg ijzer per 100 g. Het is waarschijnlijk dat de bijdrage van de blackpudding iets hoger is. De black pudding bestaat uit delen van de dunne darm, gevuld met rundvleesbloed.

Peulvruchten, zoals linzen, bevatten 6,6 mg ijzer voor 198 g. Rood vlees bevat 2,7 mg ijzer per 100 g. Pompoenpitten bevatten 4,2 mg per 28 g. Quinoa bevat 2,8 mg ijzer per 185 g. Donker kalkoenvlees bevat 2,3 mg per 100 g. De broccoli bevat 2,3 mg per 156 mg.

De tofu bevat 3,6 mg per 126 g.  Ondertussen bevat zwarte chocolade 3,3 mg per 28 g.

Biologisch papier

De functies die ijzer speelt, vooral in levende wezens van gewervelde dieren, zijn ontelbaar. Geschat wordt dat meer dan 300 enzymen ijzer vereisen voor de werking ervan. Onder de enzymen en eiwitten die het gebruiken, zijn de volgende:

-Eiwitten die de Hemo -groep hebben en geen enzymatische activiteit hebben: hemoglobine, myoglobine en neuroglobine.

-Enzymen met de hemo -groep die betrokken is bij het transport van elektronen: cytochromen A, B en F en cytochroomoxidasen en/of oxidase -activiteit; Oxidase sulfiet, cytochroom p450 oxidase, myeloperoxidase, peroxidase, catalase, etc.

-Eiwitten die ijzer-suiker bevatten, gerelateerd aan oxyreductieve activiteiten, betrokken bij energieproductie: succinaatdehydrogenase, isocitraatdehydrogenase en aconitase, of enzymen die betrokken zijn bij de replicatie en reparatie van DNA: DNA-polimerasa en DNA-heliclasasas.

-Enzymen zijn niet erfgenaam dat ze ijzer gebruiken als een cofactor voor hun katalytische activiteit: fenylalaninehydrolase, hydrolase -tyrosine, hydrolase -tryptofaan en hydrolase liegen.

-Geen Hemo -eiwitten die verantwoordelijk zijn voor het transport en de opslag van ijzer: ferritine, transferrine, haptoglobine, enz.

Risico's

Toxiciteit

De risico's van blootstelling aan overtollig ijzer kunnen acuut of chronisch zijn. Een oorzaak van acute ijzervergiftiging kan de overmatige inname van ijzeren tabletten zijn, in de vorm van gluconaat, fumaraat, enz.

IJzer kan een irritatie veroorzaken van het darmslijmvlies, waarvan de ongemak zich onmiddellijk na de inname manifesteert en na 6 tot 12 uur verdwijnt. Het geabsorbeerde ijzer wordt afgezet in verschillende organen. Deze accumulatie kan metabole veranderingen veroorzaken.

Als de hoeveelheid ijzer giftig is, kan dit darmperforatie veroorzaken met peritonitis.

In het cardiovasculaire systeem produceert hypovolemie die kan worden veroorzaakt door gastro -intestinale bloeding en ijzerafgifte uit vasoactieve stoffen, zoals serotonine en histamine. Het kan uiteindelijk optreden, massale levernecrose en leverfalen.

Hemochromatisme

Hemochromatisme is een erfelijke ziekte die een verandering heeft in het mechanisme voor het reguleren van lichaamsijzer, dat zich manifesteert in een toename van de bloedconcentratie van ijzer en de accumulatie ervan in verschillende organen; onder hen de lever, het hart en de alvleesklier.

De eerste symptomen van de ziekte zijn de volgende: gewrichtspijn, buikpijn, vermoeidheid en zwakte. Met de volgende symptomen en daaropvolgende tekenen van de ziekte: diabetes, verlies van seksueel verlangen, impotentie, hartfalen en leverfalen.

Hososiderosis

Hermosiderosis wordt gekenmerkt, zoals aangegeven door zijn naam, door de accumulatie van Hososiderina in weefsels. Dit veroorzaakt geen weefselschade, maar het kan evolueren naar schade die vergelijkbaar is met die waargenomen in hemochromatisme.

Hoserose kan worden geproduceerd door de volgende oorzaken: toename van de absorptie van dieetijzer, hemolytische anemie die ijzer afgeeft van erytrocyten en overmatige bloedtransfusies.

Hermosyrose en hemochromatisme kunnen te wijten zijn aan ongepast functioneren van het hepcidinehormoon, hormoon uitgescheiden door de lever die tussenbeide komt in de regulatie van lichaamijzer.

Referenties

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganische scheikunde. (Vierde druk). MC Graw Hill.
2. Voist l. (2019). Allotropen van ijzer: soorten, dichtheid, gebruik en feiten. Studie. Hersteld van: studie.com
3. Jayanti S. (S.F.)). Allotropie van ijzer: thermodynamica en kristalstructuren. Metallurgie. Hersteld van: EngineeringNotes.com
4. Nanoshel. (2018). Iron Nano Power. Hersteld van: Nanoshel.com
5. Wikipedia. (2019). Ijzer. Opgehaald uit: in.Wikipedia.borg
6. Shropshire -geschiedenis. (S.F.)). IJzeren eigenschappen. Hersteld van: Shropshirehistory.com
7. Dr. Dough Stewart. (2019). Feiten van ijzeren elementen. Hersteld van: chemicool.com
8. Franziska spritzler. (18 juli 2018). 11 gezond voedsel rijk aan ijzer. Hersteld van: Healthline.com
9. Lentech. (2019). Tabel van de periode: ijzer. Hersteld van: Lentech.com
10. De redacteuren van Enyclopaedia Britannica. (13 juni 2019). Ijzer. Encyclopædia Britannica. Hersteld van: Britannica.com