Željezo

Sa Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na: navigacija, traži
Željezo
[Ar] 3d64s2 26Fe
   
Periodni sistem elemenata
Općenito
Hemijski element, Simbol, Atomski broj Željezo, Fe, 26
Serija Prijelazni metali
Grupa, Perioda, Blok 8, 4, d
Izgled metalnog sjaja
sa sivim nijansama
Zastupljenost 4,7[1] %
Atomske osobine
Atomska masa 55,845 u
Atomski radijus (izračunat) 140 (156) pm
Kovalentni radijus 123-152 pm
Van der Waalsov radijus ? pm
Elektronska konfiguracija [Ar] 3d64s2
Broj elektrona u energetskom nivou 2, 8, 14, 2
Izlazni rad 4,5[2] eV
1. energija ionizacije 762,5 kJ/mol
2. energija ionizacije 1561,9 kJ/mol
3. energija ionizacije 2957 kJ/mol
Fizikalne osobine
Agregatno stanje čvrsto
Mohsova skala tvrdoće 4,0
Kristalna struktura kubična prostorno centrirana
Gustoća 7874 kg/m3
Magnetizam feromagnetičan
Tačka topljenja 1811 K (1538 °C)
Tačka ključanja 3273[3] K (3000 °C)
Molarni volumen 7,09 · 10−6 m3/mol
Toplota isparavanja 354[3] kJ/mol
Toplota topljenja 13,8 kJ/mol
Pritisak pare 7,05 Pa kod 1808 K
Brzina zvuka 4910 m/s m/s kod 293,15 K
Specifična toplota 449[1] J/(kg · K)
Specifična električna provodljivost 1 · 107 S/m
Toplotna provodljivost 80 W/(m · K)
Hemijske osobine
Oksidacijsko stanje 2, 3, 4, 5, 6
Oksidi FeO, Fe2O3, Fe3O4 (amfoteran)
Elektrodni potencijal −0,44 V (Fe2+ + 2e → Fe)
Elektronegativnost 1,83 (Pauling-skala)
Izotopi
Izo RP t1/2 RA ER (MeV) PR
52Fe

sin

8,275 h ε 2,372 52Mn
53Fe

sin

8,51 min ε 3,743 53Mn
54Fe

5,8 %

Stabilan
55Fe

sin

2,737 god ε 0,231 55Mn
56Fe

91,72 %

Stabilan
57Fe

2,2 %

Stabilan
58Fe

0,28 %

Stabilan
59Fe

sin

44,495 d β- 1,565 59Co
60Fe

sin

2,62 · 106 god [4] β- 3,978 60Co
Sigurnosno obavještenje
Oznake upozorenja
Prah

Lahko zapaljivo

F
Lahko zapaljivo
Obavještenja o riziku i sigurnosti R: 11 (prah)
S: 53-45-60-61 (prah)
Ukoliko je moguće i u upotrebi, koriste se SI osnovne jedinice.
Ako nije drugačije označeno, svi podaci su podaci dobiveni mjerenjima u normalnim uslovima.

Željezo (lat. ferrum) jeste hemijski element označen simbolom Fe koji ima atomski broj 26. Spada u prelazne metale, u periodnom sistemu nalazi se u 8. sporednoj grupi koja je po njemu i dobila ime grupa željeza.

U kontekstu industrijske proizvodnje danas se pod željezom obično misli na sirovinu ljevano željezo, čime se dalje materijal čelik obično ne smatra željezom nego željeznim metalom. Razlika između željeza i čelika bazira se da li je ono ljevano ili ne,[5] a obično se oslanja na udio ugljika u njemu. Time se starim pojmom ljevano željezo zapravo misli na čelik.

Historija[uredi | uredi izvor]

Dokazi o upotrebi željeza u raznim kulturama kroz arheološke nalaze u relativno rijetki u odnosu na pronalaske iz bronzanog doba. S jedne strane je željezo u najstarijim periodima prahistorije korišteno samo u ograničenom obimu, dok s druge strane ti predmeti iz željeznog doba nisu očuvani zbog toga što željezo korodira u dodiru sa vodom, vlažnim zrakom ili zemljom. Samo u posebnim okolnostima i samo izuzetno veliki željezni predmeti su preostali iz tog prahistorijskog perioda.

Čak i prije početka željeznog doba, željezo je bilo poznato čovjeku u sklopu meteoritskog željeza u kojem je sadržaj nikla bio od 5 do 18%. Takvo željezo je bilo izuzetno rijetko, a stari Egipćani su ga označavali hijeroglifima bj-n-pt odnosno željezo nebesa,[6] izuzetno su ga cijenili a od njega su izrađivali kulturne i religijske predmete ili nakit vladara. U Egiptu su pronađene dvije grobnice iz predinastičkog vremena u kojima su nađene kuglice nakita načinjene od meteoritskog željeza sa udjelom nikla od oko 7,5%.[6] Najstariji pronađeni predmet od meteoritskog željeza potiče iz Mesopotamije, gdje su ga Sumerci zvali urudu-an-bar (bakar nebesa). Između ostalog, u gradu Ur pronađen je bodež sa oštricom od meteorskog željeza, sadržaja nikla 10,8%, i pozlaćenom drškom, a čija je izrada datirana u period od 3100 p.n.e.[6] Međutim, smatra se da su u Mesopotamiji poznavali i zemaljsko željezo bez primjesa nikla. Pronađen je i bodež od željeza sa bronzanom drškom iz perioda 3000-2700 p.n.e. u ruševinama Ešnunna (današnji Tell Asmar) u Iraku.[6]

Zastupljenost[uredi | uredi izvor]

Komadi limonita

Željezo je na 9. mjestu po rasprostranjenosti u svemiru, kada se uspoređuje po relativnoj rasprostranjenosti elementa u odnosu na silicij, procjenjuje se da na svakih 8,3 · 105 atoma željeza dolazi 1 · 106 atoma silicija. Nuklearna fuzija elemenata u zvijezdama završava sa željezom, jer se fuzijom viših elemenata ne oslobađa dodatna energija, već se ona mora trošiti (nukleosinteza). Teški elementi nastaju endotermno pri eksplozijama supernova, koja je također odgovorna za raspršivanje materije nastale u zvijezdama.

Po rasprostranjenosti elemenata po masenom udjelu na cijeloj Zemlji, željezo se nalazi na drugom mjestu sa 28,8% udjela, odnosno na 4. mjestu u Zemljinoj kori (4,7%) i na 4. mjestu po udjelu u kontinentalnoj kori (5,63%). U morskoj vodi ima samo 0,002mg željeza po litru. Željezo zajedno sa niklom je najvjerovatnije osnovni element u jezgru Zemlje. Moguće je da zbog termičkih sila nastalih od konvekcionog kretanja tečnog željeza u vanjskom omotaču Zemljinog jezgra nastaje i Zemljino magnetno polje.

Prva nalazišta, iz kojih je dobijano željezo, bile su rude limonita, često raspršene po tresetištima i močvarama, i željeza koje se nalazilo na površini Zemlje. Danas se najviše dobija od 40%-tne magnetitske rude. Najvažniji minerali u proizvodnji željeza su hematit, najvećim dijelom sačinjen iz željezo(III) oksida (Fe2O3). Najveće zalihe rude željeza se nalaze u obliku formacija vezane željezne rude, koja se također naziva i takonit ili itabirit, te željeza sadržanim uglavnom u mineralima crvenom hematitu (Fe2O3), crnom magnetitu (Fe3O4), sideritu (FeCO3), limonitu, halkopiritu, piritu i arsenopiritu.

Željezo se vrlo rijetko javlja samorodno u prirodi, uglavnom u obliku malehnih kuglica ili zadebljanja u okolnim stijenama, ali i kao masivni mineralni agregati do 25 t.[7], pa se zbog toga ubraja u minerale . Međunarodna mineraloška organizacija (IMA) ga je uvrstila pod sistemskim brojem „1.AE.05“ (po sistematici po Strunzu, 9. izdanje) u grupu elemenata - metala i međumetalni spojeva, porodica željeza i hroma,[8] odnosno po starijoj sistematici po Strunzu (8. izdanje) pod brojem I/A.07-10. U engleskom govornom području gdje se koristi sistematika minerala po Danau, element kao mineral je označen brojem „1.1.11.0“. U svijetu je prema podacima iz 2010. godine pronađeno 120 nalazišta samorodnog željeza, pri čemu se pretežno odnosi na meteoritsko željezo varijeteta kamacit.[9] Zbog reakcije sa vodom i kisikom (hrđanje), samorodno željezo nije stabilno. Stoga je ono više zastupljeno u legurama sa niklom bilo kao kamacit (udio Ni od 4 do 7,5%) ili kao taenit (udio Ni 20 do 50%) samo u željeznim meteoritima kao i u bazaltu, gdje ponekad dolazi do redukcije minerala željeza. Željezo sa malim udjelom nikla smatra se varijetetom istih i poznato je pod imenom josephinit, mada se ovaj naziv koristi i kao sinonim minerala avaruita (Ni3Fe).[10]

Nasuprot samorodnom željezu, ruda željeza je mnogo češća, a važniji primjeri su minerali magnetit (magnetno željezo, Fe3O4), hematit (Fe2O3), pirotin (FeS) i pirit (FeS2), siderit (FeCO3) i limonit, ubrojan u stijene a ne minerale (Fe2O3·n H2O). Sedimentne stijene koje sadrže željezo, poput oolita, sastoje se iz minerala željezo hidroksida, spojeno krečnjačkim i glinastim vezivnim materijalom. Do 2010. godine u svijetuje bilo poznato 1424 minerala željeza.[11]

Dobijanje[uredi | uredi izvor]

Svjetska nalazišta rude željeza

Narodna Republika Kina je najveći svjetski proizvođač sirovog željeza; tokom 2011. godine kineska proizvodnja je iznosila 629,7 miliona tona odnosno 58,2% ukupne svjetske proizvodnje. Slijedi Japan sa 81 milion tona (7,5%) i Rusija sa 48,1 miliona tona (4,4% svjetske proizvodnje). Te tri države zajedno daju 70,1% ukupne svjetske proizvodnje koja je iznosila 1.082,7 miliona tona sirovog željeza. U Evropi najvažniji proizvođači bili se su Ukrajina, Njemačka, Francuska, Italija i Ujedinjeno Kraljevstvo. Svjetska proizvodnja rude željeza u 2011. godini iznosila je 2,8 milijardi tona. Najvažniji izvoznici rude željeza bile su Kina, Australija, Brazil, Indija i Rusija. One zajedno iskopale su 82,5% svjetske proizvodnje rude željeza. Osim sirovog željeza, iz rude se dobilo i 63,5 milijardi tona spužvastog željeza. Osim toga, željezo se dobija i preradom otpadnog željeza recikliranjem.

Najveći svjetski proizvođači sirovog željeza (2003)
izvor: Handelsblatt: Die Welt in Zahlen (2005)
Rang Država Proizvodnja
(u mil. t)
  Rang Država Proizvodnja
(u mil. t)
1 Kina 202,3 10 Flag of France.svg Francuska 13
2 Flag of Japan.svg Japan 82,1 11 Flag of the Republic of China.svg Tajvan 10,3
3 Flag of Russia.svg Rusija 48,3 12 Flag of Italy.svg Italija 10,1
4 SAD 39,1 13 Flag of the United Kingdom.svg Ujedinjeno Kraljevstvo 10,1
5 Flag of Brazil.svg Brazil 32 14 Flag of Canada.svg Kanada 8,5
6 Flag of Ukraine.svg Ukrajina 29,6 15 Flag of Belgium.svg Belgija 7,8
7 Flag of Germany.svg Njemačka 29,5 16 Flag of South Africa.svg Južnoafrička Republika 6,2
8 Flag of South Korea.svg Južna Koreja 27,3 17 Flag of Australia.svg Australija 6,1
9 Flag of India.svg Indija 26,1 18 Flag of the Netherlands.svg Holandija 5,8

Osobine[uredi | uredi izvor]

Fizičke[uredi | uredi izvor]

Elektrolitički dobijeno čisto željezo (čistoće 99,97 %+)

Prosječni atom željeza u prirodi je oko 56 puta masivniji od atoma vodika. Jezgro željeza izotopa 56Fe pokazuje jedan od najvećih masenih defekata te stoga i ogromnu vezivnu energiju po nukleonu među svim atomskim jezgrima. Stoga se on smatra posljednjim korakom dobijanja energije putem nukleosinteze u zvijezdama. Međutim, najveći maseni defekt ima izotop nikla 62Ni a slijedi ga izotopi 58Fe, a tek na trećem mjestu je 56Fe[12].

Na sobnoj temperaturi jedina alotropska modifikacija čistog željeza je ferit odnosno α-željezo. Ova modifikacija se kristalizira u prostorno centriranom kubičnom kristalnom sistemu (tip volframa) u prostornoj grupi Im3m sa parametrom rešetke a = 286,6 pm kao i dvije formalne jedinice po elementarnoj ćeliji. Ova modifikacija je stabilna na temperaturi ispod 910 °C. Iznad ove temperature prelazi u γ-modifikaciju odnosno austenit. Samo alotropska modifikacija α posjeduje feromagnetične osobine i to do 768 °C (Kirijeva tačka). Ova modifikacija ima kubičnu plošno centriranu rešetku (tip bakra) sa prostornom grupom Fm3m i parametrom rešetke a = 364,7 pm. Treća promjena strukture dešava se na 1390 °C, iznad ove temperature pa sve do tačke topljenja 1535 °C željezo je ponovno stabilno kao δ-ferit u kubičnoj prostorno centriranoj kristalnoj rešetki. Pri povećanju pritiska fazni prijelaz se također dešava. Pri pritisku iznad 10 GPa i temperaturi od najviše nekoliko stotina stepeni α-željezo prelazi u ε-željezo, čija je kristalna rešetka heksagonalna gusto pakovana (hcp). Pri višim temperaturama sve do tačke topljenja odvija se odgovarajuće promjena iz γ-željeza u ε-željezo, pri čemu pritisak faznog prijelaza raste sa temperaturom. Iznad toga moguće je da postoji još jedan fazni prijelaz ε-željeza u β-željezo, pri pritiscima od oko 50 GPa i temperaturi iznad 1500K, međutim postojanje ove β-faze nije dokazano, kao ni definitivno razjašnjene kristalne strukture tog hipotetičkog β-željeza: od ortorompske do dvostruke hcp-strukture.[13] Ovo pretvaranje naziva se još i polimorfizam željeza.[14] Čisto željezo je sjajan, srebrnast, mehkan metal koji veoma lahko podliježe koroziji. Vijekovima se koristi u obliku legura kao što su čelik, legure sa manganom, hromom, molibdenom, vanadijem i mnogim drugim elementima.

Hemijske[uredi | uredi izvor]

Željezo je stabilno na suhom zraku, suhom hloru kao i u koncentriranoj sumpornoj kiselini, dušičnoj kiselini i bazičnim agentima (osim vrele sode) sa pH vrijednostima višim od 9. U hlorovodoničnoj kiselini kao i u razblaženim sumpornoj i dušičnoj kiselini željezo se rastvara vrlo brzo istiskujući iz kiselina vodik. Na vlažnom zraku i u vodi, gdje je prisutan kisik ili ugljik dioksid, željezo vrlo lahko oksidira dajući željezo(III) oksidhidroksid (hrđu). Ukoliko se željezo zagrijava u suhom zraku, na njegovoj površini se gradi tanki sloj željezo(II, III) oksida (Fe3O4), koji je izrazito jako obojen. Vrlo isitnjeno piroforno željezo reagira već na sobnoj temperaturi sa kisikom iz zraka a javlja se i plamen. Zapaljena čelična vuna vrlo burno reagira sa vlažnim gasom hlora dajući smeđu paru željezo(III) hlorida. Ako se zagrijava smjesa željeza i sumpornog praha (u odnosu 7:4), nastaje pretežno željezo(II) sulfid.[15] I sa drugim nemetalima poput fosfora, silicija i ugljika željezo pri višim temperaturama gradi fosfide, silicide i karbide.[16]

Izotopi[uredi | uredi izvor]

Željezo ima 27 poznatih izotopa i dva nuklearna izomera, od čega samo četiri stabilna izotopa se mogu naći u prirodi. Oni imaju sljedeću relativnu rasprostranjenost u prirodi: 54Fe (5,8 %), 56Fe (91,7 %), 57Fe (2,2 %) i 58Fe (0,3 %). Izotop 60Fe ima vrijeme poluraspada od 2,62 miliona godina[4], izotop 55Fe 2,737 godina a izotop 59Fe vrijeme poluraspada od 44,495 dana.[17]

Ostali izotopi i oba nuklearna izomera imaju vremena poluraspada između 150 ns i 8,275 sati. Postojanje izotopa 60 na početku nastanka planetnog sistema se dokazalo korelacijom između rasprostranjenosti nikla 60Ni, proizvoda raspada željeza 60Fe i rasprostranjenosti stabilnih izotopa željeza u nekim fazama mnogih meteorita (kao što su meteoriti Semarkona i Chervony Kut). Moguće je da je ulogu pri topljenju i diferenciranju asteorida odmah nakon njihovog nastanka prije oko 4,6 milijardi godina igrala oslobođena energija pri radioaktivnom raspadu izotopa 60Fe, pored atomarne energije raspada također prisutnog radioaktivnog aluminija 26Al. Danas je prvobitno postojeći 60Fe raspadnut u 60Ni. Udjeli izotopa nikla i željeza u meteoritima omogućavaju da se izmjeri rasprostranjenost elemenata i izotopa u vrijeme nastanka Sunčevog sistema, te daje podatke za proučavanje uslova u svemiru prije i tokom nastanka Sunčevog sistema.

Od stabilnih izotopa željeza samo 57Fe ima spin jezgra različit od nule.

Spojevi[uredi | uredi izvor]

Oksidacijska stanja[uredi | uredi izvor]

  • Fe2−, u [Fe(CO)4]2−, [Fe(CO)2(NO)2] ovdje je (NO)+-ligand kation
  • Fe1−, u [Fe2(CO)8]2−
  • Fe0, kao Fe(CO)5, Fe2(CO)9 kao i Fe3(CO)12
  • Fe1+, izuzetno neuobičajeno naprimjer kao [Fe(H2O)5NO]2+. (za dokazivanje prisustva NO3)
  • Fe2+, kvazi-otpuštanje 4s-elektrona
  • Fe3+, osnovni oksidacijski broj, kvazi-otpuštanje 4s-elektrona i ravnomjerno popunjavanje 3d-orbitale otpuštanjem jednog 3d-elektrona; ovi ioni su gotovo bezbojni. Rastvori soli željeza(III) snažno reagiraju kiselo i daju žutu boju. Boja nastaje transferom naboja u trakama hidrokso-iona, kao kod [Fe(H2O)5OH]2+.
  • Fe4+, javlja se u Li2FeO3, BaFeO3 i dr. kao i u kataliznim ciklusima nekih enzima (naprimjer citohrom-c-oksidaza, citohrom P450, peroksidaze),
  • Fe5+, FeO43−
  • Fe6+, je rijetko (naprimjer u K2FeO4, BaFeO4).

Oksidi[uredi | uredi izvor]

Pigment željezo oksida

Željezo sa kisikom gradi dvovalentne i trovalentne okside:

  • Željezo(III) oksid (Fe2O3) je crvena do smeđa supstanca, a nastaje oksidacijom željeza u okruženju sa natprosječnom količinom kisika. U prirodi se javlja u obliku minerala hematita i maghemita.
  • Željezo(II,III) oksid (Fe3O4) nastaje prirodnim putem djelovanjem vulkana ili pri direktnom sagorijevanju željeza naprimjer kod rezanja željeza plinskim acetilenskim plamenikom, čime nastaje mineral poznat kao magnetit.
  • Željezo(II) oksid (FeO) nastaje samo pri posebnoj obradi i raspadanju željezo(II) oksalata FeC2O4 u vakuumu. On je crn i do 560 °C nestabilan. Kao mineral wustit nastaje uglavnom atmosferskim trošenjem magnetita.

Pošto ovih oksidi ne daju čvrsti zaštitni sloj, željezni predmeti izloženi atmosferi nakon određenog vremena potpuno oksidiraju (korodiraju). Porozni sloj oksida usporava tok oksidacije, ali je ne može potpuno spriječiti, zbog čega poliranje služi samo kao slaba zaštita od korozije.[18] Ako se željezni predmet prije konačne i potpune korozije reciklira, djelimično korodirano željezo i čelik se vraćaju u postrojenja za preradu gdje se u elektropećima tope, a značajni su zbog visokog udjela kisika u njima. Ovaj kisik sadržan u hrđi otpadnog željeza i čelika u procesu recikliranja djeluje kao oksidacijsko sredstvo, kojim se neželjene primjese koje umanjuju kvalitet čelika uklanjaju oksidacijom (poput lahkih metala).

Oksidi željeza i željezo hidroksid se koriste kao aditiv u prehrani i označavaju se E-brojem E172

Soli[uredi | uredi izvor]

Željezo gradi dvovalentne i trovaletne soli:

  • Željezo(II) hlorid (FeCl2 · 6 H2O) se koristi za reakcije taloženja sulfida, uklanjanje sulfida iz biogasa i barskog gasa, reduciranje hromata i eliminaciju fosfora; u to spada i spontano taloženje.
  • Željezo(II) sulfat (FeSO4 · 7 H2O) se zbog svoje boje naziva i zelena so, kao mineral melanterit. Koristi se slično kao i željezo(II) hlorid, također i kao suhi željezo(II) sulfat kao reduktor hromata u posebnim cementima protiv alergije na hromate.
  • Željezo(III) hlorid (FeCl3 · 6 H2O) može oksidirati i otpustiti bakar, te vodeni rastvor željezo(III) hlorida može upotrijebiti za nježno nagrizanje električnih krugova na štampanim pločama.
\mathrm{Cu + 2 \ FeCl_3 \longrightarrow CuCl_2 + 2 \ FeCl_2}

Sve soli željeza, između ostalog, mogu se koristiti kao sredstvo za taloženje i eliminiranje fosfata, tu spadaju i procesi pretaloženja, simultanog taloženja, postaloženja i filtracije taloga, kao i istaloženje sulfida, uklanjanje sumpora iz barskog i biogasa i slično.

Ostali spojevi željeza[uredi | uredi izvor]

Pojedinačni spojevi željeza:

  • Željezo karbid (Fe3C)
  • Željezo pentakarbonil (Fe(CO)5), također poznat i kao IPC (iz engleskog iron pentacarbonyl), nastaje pod pritiskom od željeza i ugljik monoksida, a nakon što se raspadne pored ugljik monoksida kojeg otpušta ostaje posebno čisti prah željeza, takozvano karbonil željezo. Osim ovog postoje još dva željezo karbonila Fe2(CO)9 i Fe3(CO)12.
  • Ferocen, spoj u obliku sendviča iz grupe metalocenih supstanci.

Upotreba[uredi | uredi izvor]

Najstariji most od ljevanog željeza (1779/80) preko rijeke Severn

Željezo je osnovni sastojak čelika. Od svih metala koji se u svijetu koriste, željezo učestvuje sa 95% udjela po masi. Razlozi za takvu prisutnost željeza u ljudskom životu leže u njegovoj širokoj dostupnosti, što ga čini vrlo vrijednim, a osim toga pogodnim za mnoga tehnička područja upotrebe, zbog izvrsne čvrstoće, masivnosti, naročito u legurama sa drugim metalima kao što su hrom, molibden i nikl. Mnogi željezo smatraju osnovnom sirovinom za industriju i tehniku. Između ostalog, koristi se za izradu svih vrsta vozila, brodova i općenito u kao materijal u građevinarstvu (za armirani beton i slično).

Željezo je (pored kobalta i nikla) jedan od tri feromagnetična metala, koji sa tom osobinom omogućavaju korištenje elektromagnetizma u mnogim tehničkim oblastima poput generatora, transformatora, zavojnica, releja, elektromotora i slično. Rijetko čisto, a češće legirano sa silicijem, aluminijem, kobaltom ili niklom služi kao mehki magnetski jezgreni materijal za usmjeravanje magnetnih polja, zaštitu od magnetnih polja ili za povećanje induktivnosti. U te svrhe se proizvodi bilo kao masivno ili u obliku limova i praha. Čisto željezo u prahu se koristi i u hemiji.

Industrijski, rašireni su mnogi čelici; naprimjer u Njemačkoj je standardima normirano oko 7.500 sorti čelika. Željezo se koristi u sljedećim navedenim oblicima:

  • Sirovo željezo sadrži 4-5% ugljika kao i različite udjele sumpora, fosfora i silicija. Ono je međuproizvod u industrijskoj proizvodnji ljevanog željeza i čelika.
  • Ljevano željezo sadrži 2,06 do 6,67% ugljika kao i druge legirane elemente, poput silicija i mangana. U zavisnosti od brzine hlađenja zavisi da li će ugljik u ljevanom željezu biti u obliku karbida ili elementaran kao grafit. Ukoliko se posmatra prelomna površina, u prvom slučaju govori se o bijelom ljevanom željezu, a u drugom o sivom. Ljevano željezo je vrlo čvrsto ali krto. Ono se obično veoma teško, gotovo nikako, može plastično obrađivati (kovati).
  • Čelik sadrži između 0,06 % i 2,06 % ugljika. Nasuprot ljevanom željezu, čelik se dā plastično obrađivati. Putem legiranja, kao i odgovarajućim kombinacijama termičke obrade i plastične deformacije, mehaničke osobine čelika mogu varirati u vrlo širokom rasponu.
    • Nelegirani čelik sa sadržajem ugljika do 0,8% smatra se građevinskim čelikom, dok je čelik sa preko 0,8% ugljika alatni čelik.

U medicini se koriste preparati koji sadrže željezo kao sredstva protiv anemije, te u sastavu lijekova za povećanje nivoa željeza u krvi, kao aditiv u liječenju anemije izazvane nekim drugim uzrocima.

Biološki značaj[uredi | uredi izvor]

Struktura Heme b

Između ostalih, od nedostatka željeza najviše pate žene prije nego što uđu u period klimakterija, a razlog za to je menstruacija. One bi trebale dnevno unositi u organizam oko 15 mg željeza, dok dnevne potrebe odraslog muškarca iznose tek oko 10 mg. Osim toga, žene dodatno gube oko 1000 mg željeza pri rođenju bebe. Istovremenim unošenjem vitamina C brzina resorpcije željeza iz crijeva se značajno povećava. Željeza ima u mnogim namirnicama, naročito u jetri, kruhu od cijelih zrna, krvavici, sudžuku i sličnim mesnim prerađevinama, mahunarkama (grah, grašak i slično) a nešto manje u mišićnom mesu. Istovremeno, unos mlijeka, miječnih proizvoda, kahve i crnog čaja smanjuju apsorpciju željeza.

Bez obzira u kojoj formi ili obliku se željezo unese u organizam, ono se u apsorbira kao željezo(III), uglavnom u duodenumu ili na početku jejunuma.[19]

Prosječne koncentracije željeza u krvi su od 60 do 170 mikrograma po decilitru.[20] U jednoj starijoj studiji izmjerene su sljedeće vrijednosti željeza u krvi:[21]

  • muškarci 51,5 mikrograma po decilitru
  • žene 45,8 mikrograma po decilitru

Otrovnost[uredi | uredi izvor]

Za ljude[uredi | uredi izvor]

Željezo je važan mikroelement za ljude, ali u prekomjernim dozama može djelovati i štetno.[22][23][24] Naročito su ugrožene osobe koje boluju od hemohromatoze, regulatornog poremećaja apsorpcije željeza u crijevima. Željezo se tokom razvoja bolesti skuplja u jetri i tamo dovodi do sideroze i drugih oštećenja organa. Osim toga, sumnja se da željezo stoji u vezi sa infektivnim bolestima kao što je tuberkuloza, jer je uzročniku tih bolesti neophodno željezo za razmnožavanje.[25] Također, kod neurodegenerativnih bolesti poput Parkinsonove ili Alzheimerove bolesti može doći do taloženja i povećanja koncetracije željeza u određenim dijelovima mozga. Do danas nije poznato da li je to uzrok ili posljedica ove bolesti.[26]

Stoga su preparati željeza kao dodatak u ishrani preporučljivi samo ukoliko ljekar dijagnosticira nedostatak željeza.

Za biljke[uredi | uredi izvor]

Željezo je esencijalni mikroelement i za biljke. Ono utiče na fotosintezu kao i na stvaranje hlorofila i ugljikohidrata.[15] Prekomjerna količina željeza u biljkama može dovesti do određenih simptoma trovanja biljaka. U normalnim uslovima pH vrijednosti u tlu, željezo se nalazi u obliku Fe(OH)3. Kod smanjenih količina kisika u tlu, željezo(III) se reducira do željeza(II). Time željezo prelazi u rastvorljivi oblik koji je dostupan za biljke. Dostupnost željeza za biljke se značajno povećava u anaerobnim uslovima, naprimjer na mjestima gdje je zemljište gušće, pa se na tim mjestima mogu pojaviti oštećenja na biljkama prouzrokovana željezom, pojava koja je česta u područjima bogatim željeznom rudom.[27]

Također pogledajte[uredi | uredi izvor]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ a b Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3
  2. ^ Ludwig Bergmann, Clemens Schaefer, Rainer Kassing: Lehrbuch der Experimentalphysik, tom 6: Festkörper. 2. izd., Walter de Gruyter, 2005, str. 361. ISBN 3-11-017485-5
  3. ^ a b Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks. u: Journal of Chemical & Engineering Data. 56, 2011, str. 328–337 doi:10.1021/je1011086
  4. ^ a b G. Rugel, T. Faestermann, K. Knie, G. Korschinek, M. Poutivtsev, D. Schumann, N. Kivel, I. Günther-Leopold, R. Weinreich, M. Wohlmuther: New Measurement of the 60 Half-Life. u: Physical Review Letters. 103, 2009, str. 072502, doi:10.1103/PhysRevLett.103.072502.
  5. ^ Robert Durrer: Gmelin Handbook of Inorganic and Organometallic Chemistry, 1996.
  6. ^ a b c d Otto Johannsen: Geschichte des Eisens. 3. izd., Verlag Stahleisen, Düsseldorf, 1953, str. 6-40.
  7. ^ Handbook of Mineralogy - Iron (engl.; PDF)
  8. ^ IMA/CNMNC List of Mineral Names - Iron (engl., PDF; str. 137)
  9. ^ Mindat - Localities for Iron
  10. ^ Stefan Weiß (2008). Das große Lapis Mineralienverzeichnis 5. izd., Christian Weise Verlag München. ISBN 978-3-921656-17-4
  11. ^ Webmineral – Mineral Species sorted by the element Fe (Iron)
  12. ^ Fewell, M. P. (1995). "The atomic nuclide with the highest mean binding energy". American Journal of Physics 63 (7): 653–658. doi:10.1119/1.17828
  13. ^ Boehler, Reinhard (2000). "High-pressure experiments and the phase diagram of lower mantle and core materials". Review of Geophysics 38: 221–245. doi:10.1029/1998RG000053
  14. ^ K. Schubert: Ein Modell für die Kristallstrukturen der chemischen Elemente. u: Acta Crystallographica. 1974, B30, str. 193–204 doi:10.1107/S0567740874002469
  15. ^ a b J. Falbe, M. Regitz (ur.): Römpp Chemie Lexikon, 9. izd., Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1992.
  16. ^ Wissenschaft-Online-Lexika: Eisen u Lexikon der Chemie
  17. ^ G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot, A. H. Wapstra: „The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties“ (PDF), u: Nuclear Physics A, 729, 2003, str. 3–128.
  18. ^ Guido Kickelbick: Chemie für Ingenieure, Pearson Deutschland GmbH, 2008, ISBN 3-8273-7267-4, str. 256
  19. ^ Iron Absorption, Information Center for Sickle Cell and Thalassemic Disorders
  20. ^ Serum iron
  21. ^ O. M. Helmer, Charles P. Emerson, Jr. (1934): Blood of normal individuals the iron content, J. Biol. Chem. 104:157-161.
  22. ^ Y. Kohgo, K. Ikuta, T. Ohtake, Y. Torimoto, J. Kato: Body iron metabolism and pathophysiology of iron overload. u: International journal of hematology. tom 88, br. 1, juli 2008, str. 7–15, ISSN 0925-5710, doi:10.1007/s12185-008-0120-5
  23. ^ M. Auerbach, H. Ballard: Clinical use of intravenous iron: administration, efficacy, and safety. u: Hematology / the Education Program of the American Society of Hematology. American Society of Hematology. Education Program. tom 2010, 2010, str. 338–347, ISSN 1520-4383. doi:10.1182/asheducation-2010.1.338.
  24. ^ J. M. McDermid, B. Lönnerdal: Iron. u: Advances in nutrition (Bethesda, Md.). tom 3, br. 4, juli 2012, str. 532–533, ISSN 2156-5376. doi:10.3945/an.112.002261
  25. ^ Schaible UE, Kaufmann SH (decembar 2004). "Iron and microbial infection". Nat. Rev. Microbiol. 2 (12): 946–953. doi:10.1038/nrmicro1046
  26. ^ DEGUM: „DEGUM: Parkinson-Erkrankung vor dem Ausbruch erkennen“ Informationsdienst Wissenschaft, 6. juli 2006.
  27. ^ Günter Fellenberg: Chemie der Umweltbelastung, 3. izd., Verlag B. G. Teubner, Stuttgart 1997, str. 158, ISBN 3-519-23510-2
Commons logo
U Wikimedijinom spremniku se nalazi još materijala vezanih uz: