Jern: hvad det er, egenskaber, anvendelser og opnåelse af metallet

O jern er et overgangsmetal placeret i gruppe 8 i det periodiske system med symbol Fe, atomnummer 26 og atommasse 55.847 u.

Dens hovedkarakteristika er: skinnende metal, med et sølvhvidt udseende, med magnetiske egenskaber og som let ruster i kontakt med fugtige omgivelser.

Det er det mest brugte metal i verden og det mest eksporterede fra Brasilien. Hovedanvendelsen af jern er til fremstilling af stål, som f.eks. bruges til civilt byggeri, bilfremstilling og husholdningsapparater.

Jern findes i malme hovedsageligt i form af oxider og hydroxider. Derfor fremstilles kommercielt brugt jern fra udvinding og rensning af disse materialer. Landene med de største forekomster af jernmalm er: Australien, Rusland, Brasilien, Kina og Indien.

Jern egenskaber

Smeltepunkt: 1.538 °C
Kogepunkt: 2.861 °C
Fysisk tilstand ved 20°C: fast
Massefylde: 7,874 g/cm³
Oxidationstilstande: +2, +3, +4, +6
Elektronisk distribution: [Ar]3d⁶4s²
Naturlige isotoper: ⁵⁶Fe (mere stabil), ⁵⁴Tro, ⁵⁷Tro og ⁵⁸Tro

Anvendelser og anvendelser af jern

instagram story viewer

Hovedanvendelsen af jern er som råmateriale til fremstilling af stål, den vigtigste metalliske legering af dette element, og hvor 98% af metallet udvundet fra naturen er bestemt.

Stål er en metallisk legering af jern, mængder af kulstof spænder fra 0,5 til 1,7%, foruden tilsætning af små mængder af andre kemiske elementer.

De forskellige ståltyper, der fremstilles, har forskellige egenskaber, fordi procentdelen af kulstof er reguleret, andre elementer er inkluderet, og der udføres specifikke varmebehandlinger.

Eksempler på legeringer med jern:

Kulstofstål: legering af jern, kulstof, mangan, silicium og spor af andre grundstoffer;
Rustfrit stål: legering af jern, krom, kulstof og spor af andre grundstoffer;
Støbejern: En legering af jern, kulstof og silicium og kan indeholde spor af andre grundstoffer.

De første anvendelser af jern var at skabe redskaber til landbrug og våben til jagt og krig. I dag findes jern i forskellige hverdagsmaterialer, såsom køkkenredskaber, armeret beton og bjælker i byggeri, transportmidler og meget mere.

Jern bruges stadig som katalysator for jernreaktioner. Et af de mest producerede kemiske stoffer er ammoniak, en vigtig råvare til gødningsproduktion.

Kombinationen af brint og nitrogengasser under høje temperatur- og trykforhold i syntesen af Haber-Bosch til at producere ammoniak bliver effektiv med tilsætning af jern som katalysator for at accelerere reaktion.

Forekomst af jern

Jern (Fe) er det fjerde mest udbredte grundstof i naturen, efter ilt, silicium og aluminium. Den udgør 5 % af jordskorpen og findes sjældent fri i naturen.

De mest udnyttede og mest økonomisk vigtige metalmalme er:

Hæmatit (Fe₂O₃)
Magnetit (Fe₃O₄)
Taconite (Fe₃O₃)
Goethite (Fe₂O3.H₂O)
Limonit (2 Fe₂O₃.3H₂O)

Selvom det anslås, at der er mere end 300 malme med dette grundstof i sammensætningen, er de med tilstrækkeligt jern til forarbejdning i form af oxider (O_x). Andre jernmalme dannes af sulfater, silikater og karbonater.

Brasilien er verdens næststørste producent af jern i verden efter Australien, og malmen af dette metal er den mest eksporterede fra Brasilien med omkring 68 % af landets eksport.

Regionerne med den største udnyttelse af malm i det brasilianske territorium er placeret i:

Jernfirkant (Minas Gerais)
Porteirinha (Minas Gerais)
Mineralprovinsen Carajás (Pará)
Corumbá-regionen (Mato Grosso do Sul)

Mens jern i det yderste lag af Jorden er det næstmest udbredte metal, er dette i planetens kerne element har den højeste procentdel i sin sammensætning, da strukturen er dannet af en jernlegering og nikkel.

Derfor, hvis vi betragter planeten som en helhed, repræsenterer jern cirka 30% af Jordens kemiske sammensætning.

Betydningen af jern

Jern er et alsidigt og vigtigt kemisk element til kemiske, fysiske og biologiske processer.

Fordi det er et rigeligt metal, let at opnå, formbart og modstandsdygtigt, er jern meget brugt til fremstilling af udstyr.

Jern er et metal, der også er til stede i den menneskelige krop. Et voksent menneske har omkring 2 til 4 g jern.

Det er hovedbestanddelen af hæmoglobin i blodet, et protein, der er ansvarlig for transport af ilt fra lungerne til andre dele af kroppen. Dette er kun muligt, fordi jernatomet nemt binder sig til ilt, og dermed udføres dets transport af de røde blodlegemer.

Da jern er vigtigt for produktionen af organiske molekyler, vækst og udvikling af individet, er det nødvendigt, at det er til stede i kosten.

Det anbefalede indtag af jern til voksne varierer mellem 10 og 15 mg og kan opnås gennem mineralrige fødevarer såsom bønner, rødt kød, skaldyr, kakaopulver, græskarfrø og spinat.

Jernmangel i kroppen forårsager den mest almindelige type anæmi, og nogle af hovedsymptomerne er bleghed, træthed, takykardi, hovedpine, hårtab og irritabilitet.

Jerns oprindelse og historie

The Age of Metals, er den sidste fase af forhistorien og præsenterer jern som det sidste metal i perioden, der blev brugt af homider, hovedsageligt til at fremstille værktøj og våben.

Jernalderen fandt sted mellem 1500 f.Kr. C-300 a. C., men der er allerede fundet metalgenstande fra 3500 f.Kr. Ç. i Egypten.

Kvaliteten af jern blev målt ved det tilstedeværende kulstofindhold, da forbindelser af dette grundstof blev brugt til jernsmeltning. Derfor, jo lavere mængde kulstof, jo højere kvalitet af jernet.

Jern var også det vigtigste metal i den første fase af den industrielle revolution.

Få mere viden om indholdet: