O rauta- on siirtymämetalli, joka sijaitsee jaksollisen järjestelmän ryhmässä 8, symbolilla Fe, atominumerolla 26 ja atomimassalla 55,847 u.
Sen tärkeimmät ominaisuudet ovat: kiiltävä metalli, jonka ulkonäkö on hopeanvalkoinen, jolla on magneettisia ominaisuuksia ja joka ruostuu helposti kosketuksissa kosteaan ympäristöön.
Se on eniten käytetty metalli maailmassa ja eniten viedään Brasiliasta. Raudan pääasiallinen käyttötarkoitus on teräksen valmistuksessa, jota käytetään muun muassa siviilirakentamisessa, autojen valmistuksessa ja kodinkoneissa.
Rautaa löytyy malmeista pääasiassa oksidien ja hydroksidien muodossa. Siksi kaupallisesti käytetty rauta valmistetaan näiden materiaalien uuttamisesta ja puhdistuksesta. Maat, joissa on suurimmat rautamalmiesiintymät, ovat Australia, Venäjä, Brasilia, Kiina ja Intia.
Raudan ominaisuudet
- Sulamispiste: 1 538 °C
- Kiehumispiste: 2 861 °C
- Olomuoto 20°C: ssa: kiinteä
- Tiheys: 7,874 g/cm³
- Hapetustilat: +2, +3, +4, +6
- Sähköinen jakelu: [Ar]3d64s2
- Luonnolliset isotoopit: 56Fe (vakaampi), 54Usko, 57Usko ja 58Usko
Raudan käyttötarkoitukset ja sovellukset
Rautaa käytetään pääasiallisesti raaka-aineena teräksen valmistuksessa, joka on tämän alkuaineen tärkein metalliseos ja johon 98 % luonnosta uutetusta metallista käytetään.
Teräs on raudan metalliseos, jonka hiilimäärät vaihtelevat 0,5 - 1,7 %, lisäksi siihen on lisätty pieniä määriä muita kemiallisia alkuaineita.
Eri valmistetuilla terästyypeillä on erilaiset ominaisuudet, koska hiiliprosenttia säädellään, mukana on muita elementtejä ja tehdään erityisiä lämpökäsittelyjä.
Esimerkkejä raudan seoksista:
- Hiiliteräs: raudan, hiilen, mangaanin, piin ja jäämien muiden alkuaineiden seos;
- Ruostumaton teräs: raudan, kromin, hiilen ja muiden alkuaineiden jäämät seos;
- Valurauta: raudan, hiilen ja piin seos ja saattaa sisältää jäämiä muista alkuaineista.
Ensimmäiset raudan käyttötarkoitukset olivat työkalujen luominen maatalouskäyttöön ja aseiden luominen metsästystä ja sotaa varten. Nykyään rautaa esiintyy erilaisissa arkipäivän materiaaleissa, kuten keittiövälineissä, teräsbetonissa ja rakennuspalkeissa, kulkuvälineissä ja paljon muuta.
Rautaa käytetään edelleen raudan reaktioiden katalysaattorina. Yksi eniten tuotetuista kemiallisista aineista on ammoniakki, tärkeä raaka-aine lannoitteiden valmistuksessa.
Vedyn ja typpikaasujen yhdistelmä korkeassa lämpötilassa ja paineessa synteesissä Haber-Boschin ammoniakin tuotanto on tehokasta lisäämällä rautaa katalysaattorina nopeuttamaan reaktio.
Raudan esiintyminen
Rauta (Fe) on neljänneksi yleisin alkuaine luonnossa hapen, piin ja alumiinin jälkeen. Se muodostaa 5 % maankuoresta, ja sitä tavataan harvoin vapaana luonnossa.
Hyödynnetyimpiä ja taloudellisesti tärkeimpiä metallimalmeja ovat:
- Hematiitti (Fe2O3)
- Magnetiitti (Fe3O4)
- Takoniitti (Fe3O3)
- Goethite (Fe2O3.H2O)
- Limoniitti (2Fe2O3.3H2O)
Vaikka koostumuksessa on arvioitu olevan yli 300 tätä alkuainetta sisältäviä malmia, ne, joissa on riittävästi rautaa prosessoitavaksi, ovat oksidien muodossa (Ox). Muut rautamalmit muodostuvat sulfaateista, silikaateista ja karbonaateista.
Brasilia on Australian jälkeen maailman toiseksi suurin raudan tuottaja, ja tämän metallin malmia viedään eniten Brasiliasta, noin 68 % maan viennistä.
Alueet, joilla malmia hyödynnetään eniten Brasilian alueella, sijaitsevat:
- Iron Quadrangle (Minas Gerais)
- Porteirinha (Minas Gerais)
- Carajasin (Pará) mineraalimaakunta
- Corumbán alue (Mato Grosso do Sul)
Maan uloimmassa kerroksessa rauta on toiseksi yleisin metalli, kun taas planeetan ytimessä tämä elementillä on korkein prosenttiosuus koostumuksessaan, koska rakenne on muodostettu rautaseoksesta ja nikkeli.
Siksi, jos tarkastelemme planeettaa kokonaisuutena, rauta edustaa noin 30 % maapallon kemiallisesta koostumuksesta.
Raudan merkitys
Rauta on monipuolinen ja tärkeä kemiallinen alkuaine kemiallisissa, fysikaalisissa ja biologisissa prosesseissa.
Koska se on runsas metalli, helppo saada, muokattava ja kestävä, rautaa käytetään laajalti laitteiden valmistuksessa.
Rauta on metalli, jota on myös ihmiskehossa. Aikuisella ihmisellä on noin 2-4 g rautaa.
Se on veren hemoglobiinin pääkomponentti, proteiini, joka vastaa hapen kuljettamisesta keuhkoista muihin kehon osiin. Tämä on mahdollista vain siksi, että rautaatomi sitoutuu helposti happeen ja siten punasolut kuljettavat sen.
Koska rauta on tärkeä orgaanisten molekyylien tuotannon, yksilön kasvun ja kehityksen kannalta, sen on oltava ruokavaliossa.
Aikuisten suositeltu raudan saanti vaihtelee 10–15 mg: n välillä, ja se voidaan saada kautta mineraalipitoiset ruoat, kuten pavut, punainen liha, äyriäiset, kaakaojauhe, kurpitsansiemenet ja pinaatti.
Kehon raudanpuute aiheuttaa yleisimmän anemiatyypin, ja eräitä pääoireita ovat kalpeus, väsymys, takykardia, päänsärky, hiustenlähtö ja ärtyneisyys.
Raudan alkuperä ja historia
Metallien aika on esihistorian viimeinen vaihe ja esittelee rautaa viimeisenä metallina, jota homidit käyttivät pääasiassa työkalujen ja aseiden valmistukseen.
Rautakausi tapahtui 1500 eaa. välillä. C-300 a. C., mutta metalliesineitä vuodelta 3500 eKr. on jo löydetty. Ç. Egyptissä.
Raudan laatua mitattiin sen sisältämän hiilipitoisuuden perusteella, koska tämän alkuaineen yhdisteitä käytettiin raudan sulattamiseen. Siksi mitä pienempi hiilen määrä on, sitä parempi on raudan laatu.
Rauta oli myös tärkein metalli teollisen vallankumouksen ensimmäisessä vaiheessa.
Hanki lisää tietoa sisällöstä:
- Kemialliset alkuaineet
- metalliseokset
- Mitä ovat metallit, esimerkkejä ja ominaisuuksia
Bibliografiset viittaukset
ATKINS, P.W.; JONES, Loretta. Kemian periaatteet: nykyajan elämän ja ympäristön kyseenalaistaminen. 3. toim. Porto Alegre: Bookman, 2006.
FELTRE, Ricardo. Fundamentals of Chemistry: voi. yksittäinen. 4. painos São Paulo: Moderni, 2005.
Lee, J. D. Ei niin ytimekkäästi epäorgaanista kemiaa. Käännös 5. painoksesta. Englanti. Kustantaja Edgard Blucher Ltd. 1999.
