Τι είναι ο σίδηρος, από πού προέρχεται και πώς εξορύσσεται; Αυτό το χρήσιμο μέταλλο έχει πολλές εφαρμογές. Το χημικό στοιχείο παίζει σημαντικό ρόλο στην παγκόσμια βιομηχανία και ο κύκλος του σιδήρου στη φύση είναι σημαντικός στη ζωή του πλανήτη.
Τι είναι ο σίδηρος;
Ο σίδηρος είναι ένα μεταλλικό στοιχείο που είναι εξαιρετικά χημικά αντιδραστικό, ειδικά όταν αλληλεπιδρά με το οξυγόνο. Είναι ένα από τα πιο κοινά στοιχεία στη γη και στο διάστημα. Τα άτομα σιδήρου περιέχουν 26 πρωτόνια στους πυρήνες τους. Το χημικό σύμβολο - Fe (ferum) προέρχεται από το λατινικό του όνομα ferum. Στην καθαρή του μορφή, είναι ένα μαλακό και εύθραυστο μέταλλο, το οποίο ενισχύεται από ακαθαρσίες. Όταν συνδυάζεται με άνθρακα, παράγεται χάλυβας που χρησιμοποιεί περισσότερο από το 98% του σιδηρομεταλλεύματος που εξορύσσεται σήμερα.
Όλα τα άτομα σιδήρου στο σύμπαν σχηματίστηκαν στους πυρήνες των άστρων κατά τα τελικά στάδια της σύντηξης και στη συνέχεια απελευθερώθηκαν στο διάστημα με αστρικές εκρήξεις. Είναι το τέταρτο μεγαλύτεροστοιχείο στο φλοιό της γης μετά το πυρίτιο, το οξυγόνο και το αλουμίνιο. Τι είναι ο σίδηρος; Είναι το πιο κοινό στοιχείο που αποτελεί τον πλανήτη μας, αν και το μεγαλύτερο μέρος του κατά μάζα βρίσκεται πολύ κάτω από την επιφάνεια - στον πυρήνα της Γης. Υπάρχει σχεδόν σε όλα τα πετρώματα του φλοιού και του μανδύα ως χημικό συστατικό εκατοντάδων διαφορετικών ορυκτών.
σιδηρομετάλλευμα
Αυτό το μέταλλο είναι σπάνιο στην καθαρή του μορφή. Μερικοί μετεωρίτες περιέχουν στοιχειακό σίδηρο. Αυτό το στοιχείο αντιδρά χημικά με το οξυγόνο και το νερό για την παραγωγή ορυκτών που περιέχουν σίδηρο. Κάθε πέτρα που περιέχει αρκετό από αυτό το μέταλλο για εξόρυξη για οικονομικούς σκοπούς ονομάζεται σιδηρομετάλλευμα. Τα πιο κοινά ορυκτά του είναι:
- οξείδιο σιδήρου (τύπος Fe2O3), το οποίο σχηματίζεται όταν εκτίθεται σε οξυγόνο;
- ενυδατωμένο οξείδιο σιδήρου, το οποίο σχηματίζεται με αντίδραση στο νερό.
Τα πιο σημαντικά μεταλλεύματα σιδήρου είναι τα ορυκτά του οξειδίου του σιδήρου που ονομάζονται αιματίτης και μαγνητίτης. Η υψηλή συγκέντρωση Fe τα καθιστά τα πιο δημοφιλή στη βιομηχανία. Ο σίδηρος εξορύσσεται στα μεγαλύτερα κοιτάσματα μεταλλεύματος. Τις περισσότερες φορές πρόκειται για σχηματισμούς που είναι αρχαία ιζηματογενή πετρώματα. Περιέχουν στρώματα ορυκτών οξειδίου του σιδήρου (τύπος Fe2O3) πάχους έως και πολλών εκατοστών.
Πού μπορώ να βρω σίδηρο;
Σε θερμοκρασία δωματίου, είναιστερεός. Είναι ένα γυαλιστερό γκρι μέταλλο που σκουριάζει με την πάροδο του χρόνου όταν εκτίθεται σε υγρό αέρα. Συνδυάζεται με πολλά άλλα μέταλλα για να σχηματίσει κράματα. Το εύρος του σιδήρου είναι αρκετά εκτεταμένο. Όταν συνδυάζεται με άνθρακα, γίνεται χάλυβας. Μπορεί επίσης να συνδυαστεί με άλλα μέταλλα όπως νικέλιο, χρώμιο και βολφράμιο. Αυτά τα κράματα είναι πολύ ισχυρά και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή γεφυρών και κτιρίων.
Ο σίδηρος είναι ένα πολύ αρχαίο στοιχείο που χρησιμοποιείται στη Γη εδώ και πολύ καιρό. Αντικείμενα από αυτό βρέθηκαν στην αρχαία Αίγυπτο. Υπήρξε ακόμη και μια ολόκληρη χρονική περίοδος (1200-500 π. Χ.) που πήρε το όνομά του - Εποχή του Σιδήρου, όταν χρησιμοποιήθηκε για την κατασκευή εργαλείων και όπλων. Για να βρείτε αυτό το χρήσιμο μέταλλο, πρέπει να το ψάξετε βαθιά υπόγεια. Βρίσκεται τόσο στον φλοιό της γης όσο και στον πυρήνα της γης. Υπάρχει περισσότερος σίδηρος στη Γη από οποιοδήποτε άλλο μέταλλο. Αυτό το στοιχείο μπορεί επίσης να βρεθεί σε άλλους πλανήτες, συμπεριλαμβανομένου του πυρήνα του Δία και του Κρόνου, καθώς και στην κόκκινη σκονισμένη επιφάνεια του Άρη (γι' αυτό ονομάστηκε Κόκκινος Πλανήτης).
Χερσαίος κύκλος σιδήρου στη φύση
Ο σίδηρος (Fe) ακολουθεί τον γεωχημικό κύκλο, όπως πολλά άλλα θρεπτικά συστατικά. Συνήθως απελευθερώνεται στο έδαφος ή στον ωκεανό μέσω της διάβρωσης των πετρωμάτων ή των ηφαιστειακών εκρήξεων. Στο χερσαίο οικοσύστημα, τα φυτά απορροφούν πρώτα τον σίδηρο μέσω των ριζών τους από το έδαφος. Είναι ένα εξαιρετικά σημαντικό θρεπτικό συστατικό που κινείται μεταξύ των ζωντανών οργανισμών και της γεωσφαίρας.
Σίδεροείναι ένα σημαντικό περιοριστικό θρεπτικό συστατικό για τα φυτά, τα οποία το χρησιμοποιούν για την παραγωγή χλωροφύλλης. Η φωτοσύνθεση εξαρτάται από την επαρκή παροχή αυτού του μετάλλου. Τα φυτά το αφομοιώνουν από το έδαφος στις ρίζες. Τα ζώα καταναλώνουν το φυτό και το χρησιμοποιούν για να παράγουν αιμοσφαιρίνη. Όταν πεθαίνουν, αποσυντίθενται και τα βακτήρια επιστρέφουν το μέταλλο στο έδαφος.
Sea Cycle of Iron
Ο θαλάσσιος κύκλος του σιδήρου στη φύση είναι πολύ παρόμοιος με τον κύκλο της γης. Αυτή η διαδικασία συμβαίνει λόγω της ζωτικής δραστηριότητας ορισμένων μικροοργανισμών που οξειδώνουν το μέταλλο σε υδροξείδιο και λαμβάνουν άνθρακα από το διοξείδιο του άνθρακα. Τα βακτήρια σιδήρου σε ένα ποτάμι, θάλασσα ή οποιοδήποτε άλλο σώμα νερού εξάγουν ενέργεια για τον κύκλο ζωής τους και μετά την ολοκλήρωσή του εγκαθίστανται στο έδαφος με τη μορφή βαλτόμεταλλευμα.
Ο ρόλος του σιδήρου στα ωκεάνια οικοσυστήματα είναι επίσης σημαντικός. Οι κύριοι παραγωγοί που απορροφούν αυτό το μέταλλο είναι συνήθως το φυτοπλαγκτόν ή τα κυανοβακτήρια. Ο σίδηρος στη συνέχεια απορροφάται από τους καταναλωτές όταν τρώνε αυτά τα βακτήρια. Ο κύκλος του σιδήρου στη φύση είναι μια εξαιρετικά περίπλοκη διαδικασία. Εξαρτάται από πολλούς συνοδούς παράγοντες: χημικές αντιδράσεις, τύπους οικοτόπων και ομάδες μικροβίων. Όλα αυτά τη συνδέουν με άλλους εξίσου σημαντικούς βιογεωχημικούς κύκλους της Γης.
Γενικά χαρακτηριστικά
Ο σίδηρος με τη μορφή διαφόρων συνδυασμένων μεταλλευμάτων είναι ένα από τα πιο κοινά στοιχεία που αποτελούν περίπου το 5% του φλοιού της γης. Τα σημαντικότερα σιδηροφόρα ορυκτά είναιοξείδια και σουλφίδια (αιματίτης, μαγνητίτης, γαιθίτης, πυρίτης, μαρκασίτης). Αυτό το μέταλλο υπάρχει επίσης σε μετεωρίτες, σε άλλους πλανήτες και στον ήλιο. Ο σίδηρος βρίσκεται τόσο στο θαλασσινό όσο και στο γλυκό νερό.
Ενδιαφέροντα γεγονότα
Ακολουθούν μερικά ενδιαφέροντα στοιχεία για αυτό το φαινομενικά απλό χημικό στοιχείο:
- Ο σίδηρος είναι ένα απαραίτητο δομικό στοιχείο για τη διατροφή των φυτών και βοηθά στη μεταφορά οξυγόνου στο αίμα, υποστηρίζοντας έτσι τη ζωή στη Γη.
- Είναι ένα εύθραυστο στερεό, ταξινομημένο ως μέταλλο στην ομάδα 8 στον περιοδικό πίνακα των στοιχείων. Στην καθαρή του μορφή, διαβρώνεται γρήγορα από την έκθεση σε υγρό αέρα και υψηλές θερμοκρασίες.
- Είναι το τέταρτο πιο άφθονο στοιχείο στον φλοιό της Γης κατά βάρος και το μεγαλύτερο μέρος του πυρήνα της Γης πιστεύεται ότι είναι σίδηρος.
- Το μεγαλύτερο μέρος χρησιμοποιείται για την κατασκευή χάλυβα, ένα κράμα σιδήρου και άνθρακα, το οποίο με τη σειρά του χρησιμοποιείται στην κατασκευή και τις κατασκευές, όπως το οπλισμένο σκυρόδεμα.
- Ο ανοξείδωτος χάλυβας που περιέχει τουλάχιστον 10,5% χρώμιο είναι εξαιρετικά ανθεκτικός στη διάβρωση. Χρησιμοποιείται σε μαχαιροπίρουνα και σκεύη κουζίνας όπως κατσαρόλες από ανοξείδωτο ατσάλι.
- Η προσθήκη άλλων στοιχείων μπορεί να προσφέρει στον χάλυβα νέες χρήσιμες ιδιότητες. Για παράδειγμα, το νικέλιο αυξάνει την ανθεκτικότητα του κράματος και το κάνει πιο ανθεκτικό στη θερμότητα και στα οξέα.
Σύντομες πληροφορίες για το στοιχείο Fe
- Αριθμόςπρωτόνια στον πυρήνα: 26.
- Ατομικό σύμβολο: Fe.
- Μέση μάζα ενός ατόμου: 55,845 g/mol.
- Πυκνότητα: 7,874 γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό.
- Φάση σε θερμοκρασία δωματίου: στερεό.
- Σημείο τήξης: 1538 0C.
- Σημείο βρασμού: 2861 0C.
- Αριθμός ισοτόπων: 33.
- Σταθερά ισότοπα: 4.
Κύριες εφαρμογές
Ο σίδηρος χρησιμοποιείται σε πολλούς τομείς όπως τα ηλεκτρονικά, η κατασκευή, η αυτοκινητοβιομηχανία και οι κατασκευές. Οι ακόλουθες είναι οι εφαρμογές του σιδήρου:
- Ως κύριο συστατικό σιδηρούχων μετάλλων, κραμάτων και χάλυβα.
- Ένα κράμα που χρησιμοποιεί άνθρακα, νικέλιο, χρώμιο και διάφορα άλλα στοιχεία για την παραγωγή σιδήρου ή χάλυβα.
- Σε μαγνήτες.
- Σε τελικά μεταλλικά προϊόντα.
- Σε βιομηχανικό εξοπλισμό.
- Σε εξοπλισμό μεταφοράς.
- Στα εργαλεία.
- Σε παιχνίδια και αθλητικά είδη.
Ο σίδηρος αποτελεί το 5% του φλοιού της γης και είναι ένα από τα πιο κοινά και πιο χρησιμοποιούμενα μέταλλα. Αυτό το στοιχείο βρίσκεται επίσης στο κρέας, τις πατάτες και τα λαχανικά και είναι απαραίτητο για τα ζώα και τον άνθρωπο. Είναι αναπόσπαστο μέρος της αιμοσφαιρίνης. Το μέταλλο είναι γκριζωπό στην εμφάνιση και εξαιρετικά όλκιμο και ελατό. Διαλύεται εύκολα σε αραιά οξέα και είναι αντιδραστικό. Οι κύριες περιοχές εξόρυξης σιδήρου είναι η Κίνα, η Αυστραλία, η Βραζιλία, η Ρωσία και η Ουκρανία.
