Šta je željezo, odakle dolazi i kako se kopa? Ovaj korisni metal ima mnogo primjena. Hemijski element igra važnu ulogu u svjetskoj industriji, a ciklus željeza u prirodi važan je u životu planete.
Šta je željezo?
Gvožđe je metalni element koji je veoma hemijski reaktivan, posebno kada je u interakciji sa kiseonikom. To je jedan od najčešćih elemenata na Zemlji iu svemiru. Atomi željeza sadrže 26 protona u svojim jezgrama. Hemijski simbol - Fe (ferum) dolazi od njegovog latinskog naziva ferum. U svom čistom obliku, to je mekan i lomljiv metal, koji je ojačan nečistoćama. Kada se kombinuje sa ugljenikom, proizvodi se čelik koji koristi više od 98% željezne rude koja se danas kopa.
Svi atomi gvožđa u svemiru formirani su u jezgri zvezda tokom završnih faza fuzije, a zatim pušteni u svemir u zvezdanim eksplozijama. Četvrti je po veličinielement u zemljinoj kori nakon silicijuma, kiseonika i aluminijuma. Šta je gvožđe? To je najčešći element koji čini našu planetu, iako se najveći dio po masi nalazi znatno ispod površine - u Zemljinom jezgru. Prisutan je u gotovo svim stenama kore i plašta kao hemijski sastojak stotina različitih minerala.
Gvozdena ruda
Ovaj metal je rijedak u svom čistom obliku. Neki meteoriti sadrže elementarno željezo. Ovaj element hemijski reaguje sa kiseonikom i vodom da bi proizveo minerale koji sadrže gvožđe. Svaki kamen koji sadrži dovoljno ovog metala za iskopavanje u ekonomske svrhe naziva se željezna ruda. Njegovi najčešći minerali su:
- gvozdeni oksid (formula Fe2O3), koji nastaje kada je izložen kiseoniku;
- hidrirani željezni oksid, koji nastaje reakcijom u vodi.
Najvažnije željezne rude su minerali željeznog oksida koji se nazivaju hematit i magnetit. Visoka koncentracija Fe čini ih najpoželjnijim u industriji. Gvožđe se kopa na najvećim nalazištima rude. Najčešće su to formacije koje su drevne sedimentne stijene. Sadrže slojeve minerala željeznog oksida (formula Fe2O3) debljine do nekoliko centimetara.
Gdje mogu pronaći željezo?
Na sobnoj temperaturi jestesolidan. To je sjajni sivi metal koji vremenom hrđa kada je izložen vlažnom zraku. Kombinira se sa mnogim drugim metalima da bi formirao legure. Opseg željeza je prilično opsežan. Kada se spoji sa ugljenikom, postaje čelik. Takođe se može kombinovati sa drugim metalima kao što su nikl, hrom i volfram. Ove legure su veoma jake i mogu se koristiti za izradu mostova i zgrada.
Gvožđe je veoma drevni element koji se koristi na Zemlji već dugo vremena. Predmeti iz njega pronađeni su u starom Egiptu. Čak je postojao i čitav period (1200-500 pne) nazvan po njemu - gvozdeno doba, kada je korišćen za izradu oruđa i oružja. Da biste pronašli ovaj korisni metal, morate ga potražiti duboko pod zemljom. Nalazi se i u zemljinoj kori i u jezgru zemlje. Na Zemlji ima više željeza nego bilo kojeg drugog metala. Ovaj element se može naći i na drugim planetama, uključujući jezgro Jupitera i Saturna, kao i na crvenoj prašnjavoj površini Marsa (zbog čega je nazvana Crvena planeta).
Zemaljski ciklus gvožđa u prirodi
Gvožđe (Fe) prati geohemijski ciklus, kao i mnogi drugi nutrijenti. Obično se oslobađa u tlo ili okean kroz trošenje stijena ili vulkanske erupcije. U kopnenom ekosistemu, biljke prvo apsorbuju željezo kroz svoje korijenje iz tla. To je izuzetno važan nutrijent koji se kreće između živih organizama i geosfere.
Ironje važan ograničavajući nutrijent za biljke, koje ga koriste za proizvodnju hlorofila. Fotosinteza zavisi od adekvatnog snabdevanja ovim metalom. Biljke ga asimiliraju iz tla u korijenje. Životinje konzumiraju biljku i koriste je za proizvodnju hemoglobina. Kada umru, razgrađuju se i bakterije vraćaju metal u tlo.
Sea Cycle of Iron
Pomorski ciklus gvožđa u prirodi je veoma sličan zemaljskom ciklusu. Ovaj proces nastaje zbog vitalne aktivnosti određenih mikroorganizama koji oksidiraju metal u hidroksid i dobivaju ugljik iz ugljičnog dioksida. Bakterije gvožđa u rijeci, moru ili bilo kojem drugom vodnom tijelu izvlače energiju za svoj životni ciklus, a nakon njegovog završetka se talože u tlu u obliku močvarne rude.
Uloga gvožđa u okeanskim ekosistemima je takođe značajna. Glavni proizvođači koji apsorbuju ovaj metal su obično fitoplankton ili cijanobakterije. Potrošači zatim apsorbiraju željezo kada jedu ove bakterije. Kruženje gvožđa u prirodi je izuzetno složen proces. Zavisi od mnogih pratećih faktora: hemijskih reakcija, tipova staništa i grupa mikroba. Sve to povezuje sa drugim podjednako važnim biogeohemijskim ciklusima Zemlje.
Opšte karakteristike
Gvožđe u obliku različitih kombinovanih ruda jedan je od najčešćih elemenata koji čine oko 5% zemljine kore. Najvažniji minerali koji sadrže gvožđe suoksidi i sulfidi (hematit, magnetit, getit, pirit, markazit). Ovaj metal je takođe prisutan u meteoritima, na drugim planetama i na suncu. Gvožđe se nalazi i u moru i u slatkoj vodi.
Zanimljive činjenice
Evo nekoliko zanimljivih činjenica o ovom naizgled jednostavnom hemijskom elementu:
- Gvožđe je esencijalni gradivni blok za ishranu biljaka i pomaže u prenosu kiseonika u krv, čime se podržava život na Zemlji.
- To je krhka čvrsta materija, klasifikovana kao metal u grupi 8 u periodnom sistemu elemenata. U svom čistom obliku, brzo korodira od izlaganja vlažnom vazduhu i visokim temperaturama.
- To je četvrti najzastupljeniji element u Zemljinoj kori po težini, a vjeruje se da je većina Zemljinog jezgra željezo.
- Većina se koristi za proizvodnju čelika, legure gvožđa i ugljenika, koji se zauzvrat koristi u proizvodnji i građevinarstvu, kao što je armirani beton.
- Nerđajući čelik koji sadrži najmanje 10,5% hroma je veoma otporan na koroziju. Koristi se u kuhinjskom priboru za jelo i priboru kao što su lonci od nerđajućeg čelika.
- Dodavanje drugih elemenata može dati čeliku nova korisna svojstva. Na primjer, nikl povećava izdržljivost legure i čini je otpornijom na toplinu i kiseline.
Kratke informacije o elementu Fe
- Brojprotoni u jezgru: 26.
- Atomski simbol: Fe.
- Prosječna masa atoma: 55,845 g/mol.
- Gustina: 7,874 grama po kubnom centimetru.
- Faza na sobnoj temperaturi: čvrsta.
- Tačka topljenja: 1538 0C.
- Tačka ključanja: 2861 0C.
- Broj izotopa: 33.
- Stabilni izotopi: 4.
Glavne aplikacije
Gvožđe se koristi u mnogim sektorima kao što su elektronika, proizvodnja, automobilska industrija i građevinarstvo. Sljedeće su primjene željeza:
- Kao primarni sastojak crnih metala, legura i čelika.
- Legura koja koristi ugljik, nikl, hrom i razne druge elemente za proizvodnju željeza ili čelika.
- U magnetima.
- U gotovim metalnim proizvodima.
- U industrijskoj opremi.
- U transportnoj opremi.
- U alatima.
- U igračkama i sportskoj robi.
Gvožđe čini 5% zemljine kore i jedan je od najčešćih i najčešće korišćenih metala. Ovaj element se također nalazi u mesu, krompiru i povrću i neophodan je za životinje i ljude. Sastavni je dio hemoglobina. Metal je sivkastog izgleda i vrlo duktilan i savitljiv. Lako se otapa u razrijeđenim kiselinama i reaktivan je. Glavna područja rudarstva željeza su Kina, Australija, Brazil, Rusija i Ukrajina.
