Ce este fierul, de unde provine și cum este extras? Acest metal util are multe aplicații. Elementul chimic joacă un rol important în industria mondială, iar ciclul fierului din natură este important în viața planetei.
Ce este fierul?
Fierul este un element metalic foarte reactiv din punct de vedere chimic, mai ales atunci când interacționează cu oxigenul. Este unul dintre cele mai comune elemente de pe pământ și în spațiu. Atomii de fier conțin 26 de protoni în nucleele lor. Simbolul chimic - Fe (ferum) provine de la numele său latin ferum. În forma sa pură, este un metal moale și fragil, care este întărit de impurități. Atunci când este combinat cu carbon, se produce oțel care utilizează mai mult de 98% din minereul de fier extras astăzi.
Toți atomii de fier din univers s-au format în nucleele stelelor în timpul etapelor finale ale fuziunii și apoi au fost eliberați în spațiu în explozii stelare. Este al patrulea ca mărimeelement din scoarța terestră după siliciu, oxigen și aluminiu. Ce este fierul? Este cel mai comun element care alcătuiește planeta noastră, deși cea mai mare parte din masă este situată mult sub suprafață - în miezul Pământului. Este prezent în aproape toate rocile scoarței și a mantalei ca un constituent chimic al sutelor de minerale diferite.
Minereu de fier
Acest metal este rar în forma sa pură. Unii meteoriți conțin fier elementar. Acest element reacționează chimic cu oxigenul și apa pentru a produce minerale purtătoare de fier. Orice piatră care conține suficient din acest metal pentru a fi extrasă în scopuri economice se numește minereu de fier. Cele mai comune minerale ale sale sunt:
- oxid de fier (formula Fe2O3), care se formează atunci când este expus la oxigen;
- oxid de fier hidratat, care se formează prin reacția în apă.
Cele mai importante minereuri de fier sunt mineralele de oxid de fier numite hematit și magnetit. Concentrația mare de Fe le face cele mai preferate în industrie. Fierul este extras în cele mai mari zăcăminte de minereu. Cel mai adesea acestea sunt formațiuni care sunt roci sedimentare antice. Acestea conțin straturi de minerale de oxid de fier (formula Fe2O3) cu o grosime de până la câțiva centimetri.
Unde pot găsi fier?
La temperatura camerei, estesolid. Este un metal gri strălucitor care ruginește în timp când este expus la aer umed. Se combină cu multe alte metale pentru a forma aliaje. Domeniul de aplicare al fierului este destul de extins. Când se combină cu carbonul, devine oțel. De asemenea, poate fi combinat cu alte metale precum nichel, crom și wolfram. Aceste aliaje sunt foarte puternice și pot fi folosite pentru a face poduri și clădiri.
Fierul este un element foarte vechi care a fost folosit pe Pământ de mult timp. Obiecte din ea au fost găsite în Egiptul antic. A existat chiar și o întreagă perioadă de timp (1200-500 î. Hr.) care i-a purtat numele – epoca fierului, când era folosită pentru fabricarea de unelte și arme. Pentru a găsi acest metal util, trebuie să-l căutați adânc în subteran. Se găsește atât în scoarța terestră, cât și în miezul pământului. Există mai mult fier pe Pământ decât orice alt metal. Acest element poate fi găsit și pe alte planete, inclusiv pe nucleul lui Jupiter și Saturn, precum și pe suprafața roșie prăfuită a lui Marte (de aceea a fost numit Planeta Roșie).
Ciclul fierului terestru în natură
Fierul (Fe) urmează ciclul geochimic, la fel ca mulți alți nutrienți. Este de obicei eliberat în sol sau ocean prin intemperii rocilor sau erupții vulcanice. În ecosistemul terestru, plantele absorb mai întâi fierul prin rădăcinile lor din sol. Este un nutrient extrem de important care se deplasează între organismele vii și geosferă.
Fier de călcateste un nutrient limitator important pentru plante, care îl folosesc pentru a produce clorofilă. Fotosinteza depinde de o aprovizionare adecvată cu acest metal. Plantele îl asimilează din sol în rădăcini. Animalele consumă planta și o folosesc pentru a produce hemoglobină. Când mor, se descompun, iar bacteriile returnează metalul în sol.
Ciclul mării al fierului
Ciclul marin al fierului în natură este foarte asemănător cu ciclul pământului. Acest proces are loc datorită activității vitale a anumitor microorganisme care oxidează metalul la hidroxid și obțin carbon din dioxid de carbon. Bacteriile de fier dintr-un râu, mare sau orice alt corp de apă extrag energie pentru ciclul lor de viață și, după finalizarea acestuia, se instalează în sol sub formă de minereu de mlaștină.
Rolul fierului în ecosistemele oceanice este de asemenea semnificativ. Principalii producători care absorb acest metal sunt de obicei fitoplanctonul sau cianobacteriile. Fierul este apoi absorbit de consumatori atunci când mănâncă aceste bacterii. Ciclul fierului în natură este un proces extrem de complex. Depinde de mulți factori concomitenți: reacții chimice, tipuri de habitate și grupuri de microbi. Toate acestea îl conectează cu alte cicluri biogeochimice la fel de importante ale Pământului.
Caracteristici generale
Fierul sub formă de diverse minereuri combinate este unul dintre cele mai comune elemente care formează aproximativ 5% din scoarța terestră. Cele mai importante minerale purtătoare de fier suntoxizi si sulfuri (hematit, magnetit, goethit, pirita, marcasit). Acest metal este prezent și în meteoriți, pe alte planete și în soare. Fierul se găsește atât în apa de mare, cât și în apa dulce.
Fapte interesante
Iată câteva fapte interesante despre acest element chimic aparent simplu:
- Fierul este un element esențial pentru nutriția plantelor și ajută la transportul oxigenului în sânge, susținând astfel viața pe Pământ.
- Este un solid fragil, clasificat ca metal în grupa 8 din tabelul periodic al elementelor. În forma sa pură, se corodează rapid din cauza expunerii la aer umed și la temperaturi ridicate.
- Este al patrulea element cel mai abundent din scoarța terestră în funcție de greutate și se crede că cea mai mare parte a nucleului Pământului este fier.
- Majoritatea este folosită la fabricarea oțelului, un aliaj de fier și carbon, care, la rândul său, este folosit în producție și construcții, cum ar fi betonul armat.
- Oțelul inoxidabil care conține cel puțin 10,5% crom este foarte rezistent la coroziune. Este folosit în tacâmuri și ustensile de bucătărie, cum ar fi oale din oțel inoxidabil.
- Adăugarea altor elemente poate oferi oțelului noi proprietăți utile. De exemplu, nichelul crește durabilitatea aliajului și îl face mai rezistent la căldură și acizi.
Scurte informații despre elementul Fe
- Numărprotoni în nucleu: 26.
- Simbol atomic: Fe.
- Masa medie a unui atom: 55,845 g/mol.
- Densitate: 7,874 grame pe centimetru cub.
- Fază la temperatura camerei: solid.
- Punctul de topire: 1538 0C.
- Punctul de fierbere: 2861 0C.
- Număr de izotopi: 33.
- Izotopi stabili: 4.
Aplicații principale
Fierul este folosit în multe sectoare precum electronică, producție, auto și construcții. Următoarele sunt aplicațiile fierului:
- Ca constituent principal al metalelor feroase, aliajelor și oțelului.
- Un aliaj care utilizează carbon, nichel, crom și diverse alte elemente pentru a produce fier sau oțel.
- În magneți.
- În produse metalice finite.
- În echipamente industriale.
- În echipamentele de transport.
- În instrumente.
- În jucării și articole sportive.
Fierul reprezintă 5% din scoarța terestră și este unul dintre cele mai comune și mai folosite metale. Acest element se găsește și în carne, cartofi și legume și este esențial pentru animale și oameni. Este o parte integrantă a hemoglobinei. Metalul are aspect cenușiu și foarte ductil și maleabil. Se dizolvă ușor în acizi diluați și este reactiv. Principalele zone de extracție a fierului sunt China, Australia, Brazilia, Rusia și Ucraina.
