Kolobeh železa v prírode. Železné baktérie. Ťažba a aplikácie železa

Obsah:

Kolobeh železa v prírode. Železné baktérie. Ťažba a aplikácie železa
Kolobeh železa v prírode. Železné baktérie. Ťažba a aplikácie železa
Anonim

Čo je železo, odkiaľ pochádza a ako sa ťaží? Tento užitočný kov má mnoho aplikácií. Chemický prvok hrá dôležitú úlohu vo svetovom priemysle a kolobeh železa v prírode je dôležitý pre život na planéte.

kolobeh železa v prírode
kolobeh železa v prírode

Čo je železo?

Železo je kovový prvok, ktorý je vysoko chemicky reaktívny, najmä keď interaguje s kyslíkom. Je to jeden z najbežnejších prvkov na Zemi a vo vesmíre. Atómy železa obsahujú vo svojich jadrách 26 protónov. Chemický symbol - Fe (ferum) pochádza z jeho latinského názvu ferum. Vo svojej čistej forme je to mäkký a krehký kov, ktorý je spevnený nečistotami. V kombinácii s uhlíkom sa vyrába oceľ, ktorá využíva viac ako 98 % dnes vyťaženej železnej rudy.

vzorec oxidu železa
vzorec oxidu železa

Všetky atómy železa vo vesmíre vznikli v jadrách hviezd počas záverečných fáz fúzie a potom sa uvoľnili do vesmíru pri hviezdnych výbuchoch. Je štvrtý najväčšíprvok v zemskej kôre po kremíku, kyslíku a hliníku. čo je železo? Je to najbežnejší prvok, z ktorého sa skladá naša planéta, hoci väčšina z jeho hmotnosti sa nachádza oveľa pod povrchom – v jadre Zeme. Je prítomný takmer vo všetkých horninách kôry a plášťa ako chemická zložka stoviek rôznych minerálov.

čo je železo
čo je železo

Železná ruda

Tento kov je vo svojej čistej forme vzácny. Niektoré meteority obsahujú elementárne železo. Tento prvok chemicky reaguje s kyslíkom a vodou za vzniku minerálov obsahujúcich železo. Každý kameň, ktorý obsahuje dostatok tohto kovu, aby sa mohol ťažiť na ekonomické účely, sa nazýva železná ruda. Jeho najbežnejšie minerály sú:

  • oxid železa (vzorec Fe2O3), ktorý vzniká pri vystavení kyslíku;
  • hydratovaný oxid železitý, ktorý vzniká reakciou vo vode.

Najdôležitejšie železné rudy sú minerály oxidu železa nazývané hematit a magnetit. Vysoká koncentrácia Fe ich robí najpreferovanejšími v priemysle. Na najväčších ložiskách rúd sa ťaží železo. Najčastejšie ide o útvary, ktoré sú starými sedimentárnymi horninami. Obsahujú vrstvy minerálov oxidu železa (vzorec Fe2O3) s hrúbkou až niekoľko centimetrov.

aplikácie železa
aplikácie železa

Kde nájdem železo?

Pri izbovej teplote ánopevný. Je to lesklý sivý kov, ktorý pri pôsobení vlhkého vzduchu časom hrdzavie. Spája sa s mnohými inými kovmi a vytvára zliatiny. Rozsah železa je pomerne rozsiahly. Keď sa spojí s uhlíkom, stane sa oceľou. Môže sa tiež kombinovať s inými kovmi, ako je nikel, chróm a volfrám. Tieto zliatiny sú veľmi pevné a možno ich použiť na výrobu mostov a budov.

Železo je veľmi starý prvok, ktorý sa na Zemi používa už dlho. Predmety z nej boli nájdené v starovekom Egypte. Dokonca bolo po ňom pomenované celé časové obdobie (1200-500 pred Kr.) - doba železná, kedy sa z neho vyrábali nástroje a zbrane. Aby ste našli tento užitočný kov, musíte ho hľadať hlboko pod zemou. Nachádza sa v zemskej kôre aj v jadre zeme. Na Zemi je viac železa ako akéhokoľvek iného kovu. Tento prvok možno nájsť aj na iných planétach, vrátane jadra Jupitera a Saturnu, ako aj na červenom prašnom povrchu Marsu (preto sa nazýval Červená planéta).

všeobecné vlastnosti železa
všeobecné vlastnosti železa

Cyklus zemského železa v prírode

Železo (Fe) sleduje geochemický cyklus, rovnako ako mnoho iných živín. Zvyčajne sa uvoľňuje do pôdy alebo oceánu zvetrávaním hornín alebo sopečnými erupciami. V suchozemskom ekosystéme rastliny najskôr absorbujú železo cez korene z pôdy. Je to mimoriadne dôležitá živina, ktorá sa pohybuje medzi živými organizmami a geosférou.

Železoje dôležitou obmedzujúcou živinou pre rastliny, ktoré ho využívajú na produkciu chlorofylu. Fotosyntéza závisí od dostatočného prísunu tohto kovu. Rastliny ho asimilujú z pôdy do koreňov. Zvieratá konzumujú rastlinu a používajú ju na výrobu hemoglobínu. Keď odumrú, rozložia sa a baktérie vrátia kov do pôdy.

ťažba železa
ťažba železa

Morský cyklus železa

Morský cyklus železa v prírode je veľmi podobný zemskému cyklu. K tomuto procesu dochádza v dôsledku životnej aktivity určitých mikroorganizmov, ktoré oxidujú kov na hydroxid a získavajú uhlík z oxidu uhličitého. Železné baktérie v rieke, mori alebo akejkoľvek inej vodnej ploche získavajú energiu pre svoj životný cyklus a po jeho skončení sa usadzujú v pôde vo forme močiarnej rudy.

Úloha železa v oceánskych ekosystémoch je tiež významná. Hlavnými producentmi, ktorí absorbujú tento kov, sú zvyčajne fytoplanktón alebo sinice. Železo potom konzumenti absorbujú, keď jedia tieto baktérie. Kolobeh železa v prírode je mimoriadne zložitý proces. Závisí to od mnohých sprievodných faktorov: chemických reakcií, typov biotopov a skupín mikróbov. Toto všetko ho spája s ďalšími rovnako dôležitými biogeochemickými cyklami Zeme.

železné baktérie v rieke
železné baktérie v rieke

Všeobecné charakteristiky

Železo vo forme rôznych kombinovaných rúd je jedným z najbežnejších prvkov, ktoré tvoria asi 5% zemskej kôry. Najdôležitejšie minerály obsahujúce železo súoxidy a sulfidy (hematit, magnetit, goethit, pyrit, markazit). Tento kov je prítomný aj v meteoritoch, na iných planétach a na slnku. Železo sa nachádza v morskej aj sladkej vode.

kolobeh železa v prírode
kolobeh železa v prírode

Zaujímavé fakty

Tu je niekoľko zaujímavých faktov o tomto zdanlivo jednoduchom chemickom prvku:

  • Železo je základným stavebným kameňom výživy rastlín a pomáha prenášať kyslík v krvi, čím podporuje život na Zemi.
  • Je to krehká tuhá látka, klasifikovaná ako kov v skupine 8 v periodickej tabuľke prvkov. Vo svojej čistej forme rýchlo koroduje vystavením vlhkému vzduchu a vysokým teplotám.
  • Je to podľa hmotnosti štvrtý najrozšírenejší prvok v zemskej kôre a väčšina zemského jadra je považovaná za železo.
  • Väčšina z nich sa používa na výrobu ocele, zliatiny železa a uhlíka, ktorá sa zase používa vo výrobe a stavebníctve, ako napríklad železobetón.
  • Nehrdzavejúca oceľ obsahujúca minimálne 10,5 % chrómu je vysoko odolná voči korózii. Používa sa v kuchynských príboroch a nádobách, ako sú nerezové hrnce.
  • Pridanie ďalších prvkov môže poskytnúť oceli nové užitočné vlastnosti. Napríklad nikel zvyšuje trvanlivosť zliatiny a robí ju odolnejšou voči teplu a kyselinám.
kolobeh železa v prírode
kolobeh železa v prírode

Stručné informácie o prvku Fe

  • Čísloprotóny v jadre: 26.
  • Atómový symbol: Fe.
  • Priemerná hmotnosť atómu: 55,845 g/mol.
  • Hustota: 7,874 gramov na kubický centimeter.
  • Fáza pri izbovej teplote: tuhá látka.
  • Teplota topenia: 1538 0C.
  • Teplota varu: 2861 0C.
  • Počet izotopov: 33.
  • Stabilné izotopy: 4.
kolobeh železa v prírode
kolobeh železa v prírode

Hlavné aplikácie

Železo sa používa v mnohých odvetviach, ako je elektronika, výroba, automobilový priemysel a stavebníctvo. Nasledovné sú aplikácie železa:

  • Ako primárna zložka železných kovov, zliatin a ocele.
  • Zliatina využívajúca uhlík, nikel, chróm a rôzne ďalšie prvky na výrobu železa alebo ocele.
  • V magnetoch.
  • V hotových kovových výrobkoch.
  • V priemyselných zariadeniach.
  • V dopravných zariadeniach.
  • V nástrojoch.
  • V hračkách a športovom tovare.

Železo tvorí 5 % zemskej kôry a je jedným z najbežnejších a najpoužívanejších kovov. Tento prvok sa nachádza aj v mäse, zemiakoch a zelenine a je nevyhnutný pre zvieratá a ľudí. Je neoddeliteľnou súčasťou hemoglobínu. Kov má sivastý vzhľad a je vysoko ťažný a kujný. Ľahko sa rozpúšťa v zriedených kyselinách a je reaktívny. Hlavné oblasti ťažby železa sú Čína, Austrália, Brazília, Rusko a Ukrajina.

Odporúča: