Hvad er jern, hvor kommer det fra, og hvordan udvindes det? Dette nyttige metal har mange anvendelser. Det kemiske grundstof spiller en vigtig rolle i verdensindustrien, og jernkredsløbet i naturen er vigtigt i planetens liv.
Hvad er jern?
Jern er et metallisk grundstof, der er meget kemisk reaktivt, især når det interagerer med oxygen. Det er et af de mest almindelige grundstoffer på jorden og i rummet. Jernatomer indeholder 26 protoner i deres kerner. Det kemiske symbol - Fe (ferum) kommer fra dets latinske navn ferum. I sin rene form er det et blødt og skørt metal, som er forstærket af urenheder. Når det kombineres med kulstof, produceres stål, der bruger mere end 98 % af den jernmalm, der udvindes i dag.
Alle jernatomer i universet blev dannet i stjernernes kerne under de sidste stadier af fusion og derefter frigivet til rummet ved stjerneeksplosioner. Det er den fjerde størstegrundstof i jordskorpen efter silicium, ilt og aluminium. Hvad er jern? Det er det mest almindelige grundstof, der udgør vores planet, selvom det meste af det efter masse er placeret meget under overfladen - i Jordens kerne. Det er til stede i næsten alle bjergarter i skorpen og kappen som en kemisk bestanddel af hundredvis af forskellige mineraler.
Jernmalm
Dette metal er sjældent i sin rene form. Nogle meteoritter indeholder elementært jern. Dette element reagerer kemisk med ilt og vand for at producere jernholdige mineraler. Enhver sten, der indeholder nok af dette metal til at blive udvundet til økonomiske formål, kaldes jernmalm. Dens mest almindelige mineraler er:
- jernoxid (formel Fe2O3), som dannes, når det udsættes for ilt;
- hydratiseret jernoxid, som dannes ved reaktion i vand.
De vigtigste jernmalme er jernoxidmineraler kaldet hæmatit og magnetit. Den høje koncentration af Fe gør dem til de mest foretrukne i branchen. Jern udvindes ved de største malmforekomster. Oftest er disse formationer, der er gamle sedimentære bjergarter. De indeholder lag af jernoxidmineraler (formlen Fe2O3) op til flere centimeter tykke.
Hvor kan jeg finde jern?
Ved stuetemperatur, er detsolid. Det er et skinnende gråt metal, der ruster over tid, når det udsættes for fugtig luft. Det kombineres med mange andre metaller for at danne legeringer. Omfanget af jern er ret omfattende. Når det kombineres med kulstof, bliver det til stål. Det kan også kombineres med andre metaller som nikkel, krom og wolfram. Disse legeringer er meget stærke og kan bruges til at lave broer og bygninger.
Jern er et meget gammelt grundstof, som har været brugt på Jorden i lang tid. Genstande fra det blev fundet i det gamle Egypten. Der var endda en hel periode (1200-500 f. Kr.) opkaldt efter ham - jernalderen, hvor den blev brugt til at lave værktøj og våben. For at finde dette nyttige metal skal du lede efter det dybt under jorden. Den findes både i jordskorpen og i jordens kerne. Der er mere jern på Jorden end noget andet metal. Dette grundstof kan også findes på andre planeter, inklusive kernen af Jupiter og Saturn, såvel som den røde støvede overflade på Mars (hvilket er grunden til, at den blev kaldt den røde planet).
Terrestrisk jernkredsløb i naturen
Jern (Fe) følger det geokemiske kredsløb, ligesom mange andre næringsstoffer. Det frigives norm alt til jorden eller havet gennem forvitring af klipper eller vulkanudbrud. I det terrestriske økosystem absorberer planter først jern gennem deres rødder fra jorden. Det er et ekstremt vigtigt næringsstof, der bevæger sig mellem levende organismer og geosfæren.
Jerner et vigtigt begrænsende næringsstof for planter, som bruger det til at producere klorofyl. Fotosyntese afhænger af en tilstrækkelig forsyning af dette metal. Planter assimilerer det fra jorden ind i rødderne. Dyr spiser planten og bruger den til at producere hæmoglobin. Når de dør, nedbrydes de, og bakterierne returnerer metallet til jorden.
Sea Cycle of Iron
Jernets marine kredsløb i naturen ligner meget jordens cyklus. Denne proces opstår på grund af den vitale aktivitet af visse mikroorganismer, der oxiderer metallet til hydroxid og opnår kulstof fra kuldioxid. Jernbakterier i en flod, et hav eller en hvilken som helst anden vandmasse udvinder energi til deres livscyklus, og efter dens afslutning sætter de sig i jorden i form af sumpmalm.
Jærns rolle i havets økosystemer er også væsentlig. De vigtigste producenter, der absorberer dette metal, er norm alt fytoplankton eller cyanobakterier. Jern optages derefter af forbrugerne, når de spiser disse bakterier. Jernkredsløbet i naturen er en ekstremt kompleks proces. Det afhænger af mange samtidige faktorer: kemiske reaktioner, typer af levesteder og grupper af mikrober. Alt dette forbinder det med andre lige så vigtige biogeokemiske kredsløb på Jorden.
Generelle karakteristika
Jern i form af forskellige kombinerede malme er et af de mest almindelige grundstoffer, der udgør omkring 5 % af jordskorpen. De vigtigste jernholdige mineraler eroxider og sulfider (hæmatit, magnetit, goethit, pyrit, marcasit). Dette metal er også til stede i meteoritter, på andre planeter og i solen. Jern findes i både hav og ferskvand.
Interessante fakta
Her er nogle interessante fakta om dette tilsyneladende simple kemiske element:
- Jern er en vigtig byggesten til planteernæring og hjælper med at transportere ilt i blodet og understøtter dermed livet på Jorden.
- Det er et sprødt fast stof, klassificeret som et metal i gruppe 8 i grundstoffernes periodiske system. I sin rene form korroderer den hurtigt ved eksponering for fugtig luft og høje temperaturer.
- Det er det fjerde mest udbredte grundstof i jordskorpen efter vægt, og det meste af jordens kerne menes at være jern.
- Det meste bruges til at fremstille stål, en legering af jern og kulstof, som igen bruges i fremstilling og konstruktion, såsom armeret beton.
- Rustfrit stål, der indeholder mindst 10,5 % krom, er meget modstandsdygtigt over for korrosion. Det bruges i køkkenbestik og redskaber såsom gryder i rustfrit stål.
- Tilføjelse af andre elementer kan give stålet nye nyttige egenskaber. For eksempel øger nikkel legeringens holdbarhed og gør den mere modstandsdygtig over for varme og syrer.
Kort information om elementet Fe
- Nummerprotoner i kernen: 26.
- Atomic Symbol: Fe.
- Gennemsnitlig masse af et atom: 55,845 g/mol.
- Densitet: 7,874 gram pr. kubikcentimeter.
- Fase ved stuetemperatur: fast.
- Smeltepunkt: 1538 0C.
- Kogepunkt: 2861 0C.
- Antal isotoper: 33.
- Stabile isotoper: 4.
Hovedapplikationer
Jern bruges i mange sektorer såsom elektronik, fremstilling, bilindustrien og byggeri. Følgende er anvendelserne af jern:
- Som en primær bestanddel af jernholdige metaller, legeringer og stål.
- En legering, der bruger kulstof, nikkel, krom og forskellige andre grundstoffer til at fremstille jern eller stål.
- I magneter.
- I færdige metalprodukter.
- I industrielt udstyr.
- I transportudstyr.
- I værktøjerne.
- I legetøj og sportsartikler.
Jern udgør 5 % af jordskorpen og er et af de mest almindelige og mest brugte metaller. Dette element findes også i kød, kartofler og grøntsager og er essentielt for dyr og mennesker. Det er en integreret del af hæmoglobin. Metallet er gråligt i udseende og meget duktilt og formbart. Det opløses let i fortyndede syrer og er reaktivt. De vigtigste jernmineområder er Kina, Australien, Brasilien, Rusland og Ukraine.
