IJzer: wat het is, eigenschappen, toepassingen en het verkrijgen van het metaal

O ijzer is een overgangsmetaal in groep 8 van het periodiek systeem, met symbool Fe, atoomnummer 26 en atoommassa 55.847 u.

De belangrijkste kenmerken zijn: glanzend metaal, met een zilverwit uiterlijk, met magnetische eigenschappen en dat gemakkelijk roest in contact met vochtige omgevingen.

Het is het meest gebruikte metaal ter wereld en het meest geëxporteerd vanuit Brazilië. Het belangrijkste gebruik van ijzer is voor de productie van staal, dat bijvoorbeeld wordt gebruikt in de civiele bouw, de autofabricage en huishoudelijke apparaten.

IJzer wordt in ertsen voornamelijk aangetroffen in de vorm van oxiden en hydroxiden. Daarom wordt commercieel gebruikt ijzer gemaakt van de extractie en zuivering van deze materialen. De landen met de grootste voorraden ijzererts zijn: Australië, Rusland, Brazilië, China en India.

IJzer eigenschappen

• Smeltpunt: 1.538 °C
• Kookpunt: 2.861 °C
• Fysische toestand bij 20°C: vast
• Dichtheid: 7.874 g/cm³
• Oxidatietoestanden: +2, +3, +4, +6
• Elektronische distributie: [Ar]3d⁶4s²
• Natuurlijke isotopen: ⁵⁶Fe (stabieler), ⁵⁴Vertrouwen, ⁵⁷geloof en ⁵⁸Vertrouwen

Gebruik en toepassingen van ijzer

Het belangrijkste gebruik van ijzer is als grondstof voor de productie van staal, de belangrijkste metaallegering van dit element en waar 98% van het metaal dat uit de natuur wordt gewonnen, bestemd is.

Staal is een metaallegering van ijzer, hoeveelheden koolstof variërend van 0,5 tot 1,7%, naast de toevoeging van kleine hoeveelheden andere chemische elementen.

De verschillende vervaardigde staalsoorten hebben verschillende eigenschappen doordat het percentage koolstof gereguleerd is, andere elementen zijn opgenomen en specifieke warmtebehandelingen worden uitgevoerd.

Voorbeelden van legeringen met ijzer:

• Koolstofstaal: legering van ijzer, koolstof, mangaan, silicium en sporen van andere elementen;
• Roestvrij staal: legering van ijzer, chroom, koolstof en sporen van andere elementen;
• Gietijzer: Een legering van ijzer, koolstof en silicium en kan sporen van andere elementen bevatten.

De eerste toepassingen van ijzer waren het maken van landbouwwerktuigen en wapens voor jacht en oorlog. Tegenwoordig is ijzer aanwezig in verschillende alledaagse materialen, zoals keukengerei, gewapend beton en balken in de bouw, transportmiddelen en nog veel meer.

IJzer wordt nog steeds gebruikt als katalysator voor ijzerreacties. Een van de meest geproduceerde chemische stoffen is ammoniak, een belangrijke grondstof voor de productie van kunstmest.

De combinatie van waterstof- en stikstofgassen onder hoge temperatuur- en drukomstandigheden bij de synthese van Haber-Bosch om ammoniak te produceren wordt efficiënt met de toevoeging van ijzer als katalysator om de reactie.

Voorkomen van ijzer

IJzer (Fe) is het vierde meest voorkomende element in de natuur, na zuurstof, silicium en aluminium. Het vormt 5% van de aardkorst en wordt zelden vrij in de natuur aangetroffen.

De meest geëxploiteerde en economisch meest belangrijke metaalertsen zijn:

• Hematiet (Fe₂O₃)
• Magnetiet (Fe₃O₄)
• Taconiet (Fe₃O₃)
• Goethiet (Fe₂O3.H₂O)
• Limoniet (2Fe₂O₃.3H₂O)

Hoewel geschat wordt dat er meer dan 300 ertsen met dit element in de samenstelling zijn, zijn die met voldoende ijzer voor verwerking in de vorm van oxiden (O_x). Andere ijzerertsen worden gevormd door sulfaten, silicaten en carbonaten.

Brazilië is de op één na grootste ijzerproducent ter wereld, na Australië, en het erts van dit metaal wordt het meest geëxporteerd vanuit Brazilië, met ongeveer 68% van de export van het land.

De regio's met de grootste exploitatie van erts op het Braziliaanse grondgebied bevinden zich in:

• IJzeren Vierhoek (Minas Gerais)
• Porteirinha (Minas Gerais)
• Minerale provincie Carajás (Pará)
• Regio Corumbá (Mato Grosso do Sul)

Terwijl in de buitenste laag van de aarde ijzer het op één na meest voorkomende metaal is, is dit in de kern van de planeet element heeft het hoogste percentage in zijn samenstelling, omdat de structuur is gevormd uit een ijzerlegering en nikkel.

Daarom, als we de planeet als geheel beschouwen, vertegenwoordigt ijzer ongeveer 30% van de chemische samenstelling van de aarde.

Belang van ijzer

IJzer is een veelzijdig en belangrijk chemisch element voor chemische, fysische en biologische processen.

Omdat het een overvloedig metaal is, gemakkelijk te verkrijgen, kneedbaar en resistent, wordt ijzer veel gebruikt voor het maken van apparatuur.

IJzer is een metaal dat ook in het menselijk lichaam aanwezig is. Een volwassen mens heeft ongeveer 2 tot 4 g ijzer.

Het is het hoofdbestanddeel van hemoglobine in het bloed, een eiwit dat verantwoordelijk is voor het transport van zuurstof van de longen naar andere delen van het lichaam. Dit is alleen mogelijk omdat het ijzeratoom zich gemakkelijk bindt aan zuurstof en dus het transport wordt uitgevoerd door de rode bloedcellen.

Omdat ijzer belangrijk is voor de aanmaak van organische moleculen, groei en ontwikkeling van het individu, is het noodzakelijk dat het in de voeding aanwezig is.

De aanbevolen inname van ijzer voor volwassenen varieert tussen 10 en 15 mg en kan worden verkregen via: mineraalrijke voedingsmiddelen zoals bonen, rood vlees, schaaldieren, cacaopoeder, pompoenpitten en spinazie.

IJzergebrek in het lichaam veroorzaakt de meest voorkomende vorm van bloedarmoede en enkele van de belangrijkste symptomen zijn bleekheid, vermoeidheid, tachycardie, hoofdpijn, haaruitval en prikkelbaarheid.

Oorsprong en geschiedenis van ijzer

The Age of Metals, is de laatste fase van de prehistorie en presenteert ijzer als het laatste metaal van de periode die door homids werd gebruikt, voornamelijk om gereedschappen en wapens te produceren.

De ijzertijd vond plaats tussen 1500 voor Christus. C-300 een. C., maar er zijn al metalen voorwerpen uit 3500 voor Christus gevonden. C. in Egypte.

De kwaliteit van ijzer werd gemeten aan het aanwezige koolstofgehalte, aangezien verbindingen van dit element werden gebruikt voor het smelten van ijzer. Daarom, hoe lager de hoeveelheid koolstof, hoe hoger de kwaliteit van het ijzer.

IJzer was ook het belangrijkste metaal voor de eerste fase van de industriële revolutie.

Meer kennis opdoen met de inhoud:

• Chemische elementen
• metaallegeringen
• Wat zijn metalen, voorbeelden en eigenschappen?

Bibliografische verwijzingen

ATKINS, P.W.; JONES, Loretta. Principes van de chemie: het moderne leven en het milieu in vraag stellen. 3.ed. Porto Alegre: Bookman, 2006.

FELTRE, Ricardo. Grondbeginselen van de chemie: vol. enkel. 4e druk. So Paulo: Moderna, 2005.

Leen, J. D. Niet zo beknopte anorganische chemie. Vertaling van de 5e druk. Engels. Uitgever Edgard Blucher Ltd. 1999.