O järn är en övergångsmetall belägen i grupp 8 i det periodiska systemet, med symbol Fe, atomnummer 26 och atommassa 55.847 u.
Dess huvudsakliga egenskaper är: glänsande metall, med ett silvervitt utseende, med magnetiska egenskaper och som lätt rostar i kontakt med fuktiga miljöer.
Det är den mest använda metallen i världen och den mest exporterade från Brasilien. Den huvudsakliga användningen av järn är för tillverkning av stål, som används till exempel inom anläggningsbyggande, biltillverkning och hushållsapparater.
Järn finns i malmer främst i form av oxider och hydroxider. Därför tillverkas kommersiellt använt järn från extraktion och rening av dessa material. Länderna med de största fyndigheterna av järnmalm är: Australien, Ryssland, Brasilien, Kina och Indien.
Järnegenskaper
- Smältpunkt: 1 538 °C
- Kokpunkt: 2 861 °C
- Fysikaliskt tillstånd vid 20°C: fast
- Densitet: 7,874 g/cm³
- Oxidationstillstånd: +2, +3, +4, +6
- Elektronisk distribution: [Ar]3d64s2
- Naturliga isotoper: 56Fe (stabilare), 54Tro, 57Tro och 58Tro
Järn användning och tillämpningar
Den huvudsakliga användningen av järn är som råmaterial för produktion av stål, den huvudsakliga metallegeringen av detta element och där 98% av metallen som utvinns från naturen är avsedd.
Stål är en metallegering av järn, mängder kol varierar från 0,5 till 1,7%, förutom tillsats av små mängder andra kemiska element.
De olika ståltyperna som tillverkas har olika egenskaper eftersom andelen kol är reglerad, andra element ingår och specifika värmebehandlingar utförs.
Exempel på legeringar med järn:
- Kolstål: legering av järn, kol, mangan, kisel och spår av andra grundämnen;
- Rostfritt stål: legering av järn, krom, kol och spår av andra grundämnen;
- Gjutjärn: En legering av järn, kol och kisel och kan innehålla spår av andra grundämnen.
Den första användningen av järn var att skapa verktyg för jordbruk och vapen för jakt och krig. Idag finns järn i olika vardagliga material, som köksredskap, armerad betong och balkar i konstruktion, transportmedel och mycket mer.
Järn används fortfarande som katalysator för järnreaktioner. Ett av de mest producerade kemiska ämnena är ammoniak, en viktig råvara för gödseltillverkning.
Kombinationen av väte- och kvävgaser under höga temperatur- och tryckförhållanden i syntesen av Haber-Bosch för att producera ammoniak blir effektiv med tillsats av järn som katalysator för att påskynda reaktion.
Förekomst av järn
Järn (Fe) är det fjärde mest förekommande grundämnet i naturen, efter syre, kisel och aluminium. Den utgör 5 % av jordskorpan och finns sällan fri i naturen.
De mest exploaterade och ekonomiskt viktigaste metallmalmerna är:
- Hematit (Fe2O3)
- Magnetit (Fe3O4)
- Taconite (Fe3O3)
- Goethite (Fe2O3.H2O)
- Limonite (2 Fe2O3.3H2O)
Även om det uppskattas att det finns mer än 300 malmer med detta element i sammansättningen, är de med tillräckligt med järn för bearbetning i form av oxider (Ox). Andra järnmalmer bildas av sulfater, silikater och karbonater.
Brasilien är världens näst största producent av järn i världen, efter Australien, och malmen av denna metall är den mest exporterade från Brasilien, med cirka 68 % av landets export.
Regionerna med den största exploateringen av malm i det brasilianska territoriet ligger i:
- Iron Quadrangle (Minas Gerais)
- Porteirinha (Minas Gerais)
- Mineralprovinsen Carajás (Pará)
- Corumbá-regionen (Mato Grosso do Sul)
Medan järn i det yttersta lagret av jorden finns den näst vanligaste metallen, i planetens kärna element har den högsta andelen i sin sammansättning, eftersom strukturen är bildad av en järnlegering och nickel.
Därför, om vi betraktar planeten som helhet, representerar järn ungefär 30 % av jordens kemiska sammansättning.
Vikten av järn
Järn är ett mångsidigt och viktigt kemiskt element för kemiska, fysikaliska och biologiska processer.
Eftersom det är en riklig metall, lätt att få tag på, formbar och motståndskraftig, används järn ofta för att tillverka utrustning.
Järn är en metall som också finns i människokroppen. En vuxen människa har cirka 2 till 4 g järn.
Det är huvudkomponenten av hemoglobin i blodet, ett protein som ansvarar för transport av syre från lungorna till andra delar av kroppen. Detta är endast möjligt för att järnatomen lätt binder till syre och på så sätt utförs dess transport av de röda blodkropparna.
Eftersom järn är viktigt för produktionen av organiska molekyler, tillväxt och utveckling hos individen är det nödvändigt att det finns i kosten.
Det rekommenderade intaget av järn för vuxna varierar mellan 10 och 15 mg och kan erhållas genom mineralrika livsmedel som bönor, rött kött, skaldjur, kakaopulver, pumpafrön och spenat.
Järnbrist i kroppen orsakar den vanligaste typen av anemi och några av huvudsymptomen är blekhet, trötthet, takykardi, huvudvärk, håravfall och irritabilitet.
Irons ursprung och historia
The Age of Metals, är den sista fasen av förhistorien och presenterar järn som den sista metallen under perioden som användes av homider, främst för att tillverka verktyg och vapen.
Järnåldern ägde rum mellan 1500 f.Kr. C-300 a. C., men metallföremål från 3500 f.Kr. har redan hittats. Ç. i Egypten.
Järnets kvalitet mättes med kolhalten som fanns, eftersom föreningar av detta grundämne användes för järnsmältning. Därför, ju lägre mängd kol, desto högre kvalitet på järnet.
Järn var också den viktigaste metallen för den första fasen av den industriella revolutionen.
Få mer kunskap med innehållet:
- Kemiska grundämnen
- metallegeringar
- Vad är metaller, exempel och egenskaper
Bibliografiska referenser
ATKINS, P.W.; JONES, Loretta. Principer för kemi: ifrågasättande av det moderna livet och miljön. 3.ed. Porto Alegre: Bookman, 2006.
FELTRE, Ricardo. Fundamentals of Chemistry: vol. enda. 4:e uppl. Sao Paulo: Moderna, 2005.
Lee, J. D. Inte så kortfattad oorganisk kemi. Översättning av 5:e upplagan. Engelsk. Förläggare Edgard Blucher Ltd. 1999.