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.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
