Железо - Википедия - Iron

Утюг,₂₆Fe

Утюг
Внешность	блестящий металлик с сероватым оттенком
Стандартный атомный вес Аг, стд(Fe)	55.845(2)[1]
Утюг в периодическая таблица
Водород Гелий Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор Сера Хлор Аргон Калий Кальций Скандий Титан Ванадий Хром Марганец Утюг Кобальт Никель Медь Цинк Галлий Германий Мышьяк Селен Бром Криптон Рубидий Стронций Иттрий Цирконий Ниобий Молибден Технеций Рутений Родий Палладий Серебро Кадмий Индий Банка Сурьма Теллур Йод Ксенон Цезий Барий Лантан Церий Празеодим Неодим Прометий Самарий Европий Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Лютеций Гафний Тантал Вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Меркурий (элемент) Таллий Свинец Висмут Полоний Астатин Радон Франций Радий Актиний Торий Протактиний Уран Нептуний Плутоний Америций Кюрий Беркелиум Калифорний Эйнштейний Фермий Менделевий Нобелий Лоуренсий Резерфордий Дубний Сиборгий Бориум Калий Мейтнерий Дармштадтиум Рентгений Копернициум Nihonium Флеровий Московиум Ливерморий Tennessine Оганессон – ↑ Fe ↓ RU марганец ← утюг → кобальт
Атомный номер (Z)	26
Группа	группа 8
Период	период 4
Блокировать	d-блок
Категория элемента	Переходный металл
Электронная конфигурация	[Ar ] 3d6 4 с2
Электронов на оболочку	2, 8, 14, 2
Физические свойства
Фаза вSTP	твердый
Температура плавления	1811 K (1538 ° С, 2800 ° F)
Точка кипения	3134 К (2862 ° С, 5182 ° F)
Плотность (возлеr.t.)	7,874 г / см3
в жидком состоянии (приm.p.)	6,98 г / см3
Теплота плавления	13.81 кДж / моль
Теплота испарения	340 кДж / моль
Молярная теплоемкость	25,10 Дж / (моль · К)
Давление газа п (Па) 1 10 100 1 к 10 тыс. 100 тыс. вТ (K) 1728 1890 2091 2346 2679 3132
Атомные свойства
Состояния окисления	−4, −2, −1, 0, +1,[2] +2, +3, +4, +5,[3] +6, +7[4] (анамфотерный окись)
Электроотрицательность	Шкала Полинга: 1,83
Энергии ионизации	1-я: 762,5 кДж / моль 2-я: 1561,9 кДж / моль 3-я: 2957 кДж / моль (более )
Радиус атома	эмпирические: 126вечера
Ковалентный радиус	Низкое вращение: 132 ± 15:00 Высокий отжим: 152 ± 6 вечера
Спектральные линии из железа
Другие свойства
Естественное явление	изначальный
Кристальная структура	​объемно-центрированный кубический (скрытая копия) а= 286,65 вечера
Кристальная структура	​гранецентрированная кубическая (fcc) 1185–1667 К; а= 364,680 вечера
Скорость звука тонкий стержень	5120 м / с (приr.t.) (электролитический)
Тепловое расширение	11,8 мкм / (м · К) (при 25 ° C)
Теплопроводность	80,4 Вт / (м · К)
Удельное электрическое сопротивление	96,1 нОм · м (при 20 ° C)
Точка Кюри	1043 К
Магнитный заказ	ферромагнитный
Модуль для младших	211 ГПа
Модуль сдвига	82 ГПа
Объемный модуль	170 ГПа
коэффициент Пуассона	0.29
Твердость по Моосу	4
Твердость по Виккерсу	608 МПа
Твердость по Бринеллю	200–1180 МПа
Количество CAS	7439-89-6
История
Открытие	перед 5000 г. до н.э.
Главный изотопы железа
Изотоп Изобилие Период полураспада (т1/2) Режим распада Продукт 54Fe 5.85% стабильный 55Fe син 2,73 года ε 55Mn 56Fe 91.75% стабильный 57Fe 2.12% стабильный 58Fe 0.28% стабильный 59Fe син 44,6 г β− 59Co 60Fe след 2.6×106 у β− 60Co
Категория: Утюг Посмотреть разговаривать редактировать | Рекомендации

Утюг (/ˈаɪərп/) это химический элемент с символ Fe (из латинский: железо ) и атомный номер 26. Это металл что принадлежит первая переходная серия и группа 8 из периодическая таблица. это по массе самый распространенный элемент на земной шар, прямо перед кислород (32,1% и 30,1% соответственно), что составляет большую часть земных внешний и Внутреннее ядро. Это четвертый по распространенности элемент в земной коре.

В металлическом состоянии железо редко встречается в земной коры, ограничивается в основном осаждением метеориты. Железные руды, напротив, являются одними из самых распространенных в земной коре, хотя для извлечения из них пригодного для использования металла требуется печи или же печи может достигать 1500 ° C (2730 ° F) или выше, примерно на 500 ° C (900 ° F) выше, чем требуется для нюхать медь. Люди начали осваивать этот процесс в Евразия только около 2000 г. до н.э.,^{[не проверено в теле ]} и использование железа инструменты и оружие начал вытеснять медные сплавы, в некоторых регионах только около 1200 г. до н.э. Это событие считается переходом от Бронзовый век к Железный век. в современный мир, сплавы железа, такие как стали, нержавеющая сталь, чугун и специальные стали на сегодняшний день являются наиболее распространенными промышленными металлами из-за их механических свойств и низкой стоимости.

Безупречные и гладкие поверхности из чистого железа зеркально-серебристо-серые. Однако железо легко реагирует с кислород и воды придать коричневый цвет черному гидратированный оксиды железа, широко известный как ржавчина. В отличие от оксидов некоторых других металлов, которые образуют пассивирующий слоев ржавчина занимает больше объема, чем металл, и отслаивается, подвергая свежие поверхности коррозии.

В теле взрослого человека содержится около 4 г (0,005% веса тела) железа, в основном в гемоглобин и миоглобин. Эти двое белки играть важную роль в позвоночное животное метаболизм, соответственно кислородный транспорт к кровь и хранение кислорода в мышцы. Чтобы поддерживать необходимый уровень, метаболизм железа у человека требует в рационе минимум железа. Железо также является металлом в активной зоне многих важных редокс ферменты иметь дело с клеточное дыхание и окисление и восстановление у растений и животных.^[5]

Химически наиболее распространенными состояниями окисления железа являются: железо (II) и железо (III). Железо имеет много общих свойств с другими переходные металлы, включая другие группа 8 элементов, рутений и осмий. Железо образует соединения в широком диапазоне состояния окисления, От −2 до +7. Железо также образует много координационные соединения; некоторые из них, такие как ферроцен, ферриоксалат, и Берлинская лазурь, имеют важные промышленные, медицинские или исследовательские приложения.

Характеристики

Аллотропы

Зависимость молярного объема от давления для α-железа при комнатной температуре

Известно, по крайней мере, четыре аллотропа железа (отличающиеся расположением атомов в твердом теле), условно обозначаемые α, γ, δ и ε.

Низкое давление фазовая диаграмма из чистого железа

Первые три формы наблюдаются при обычных давлениях. Когда расплавленное железо охлаждается выше точки замерзания 1538 ° C, оно кристаллизуется в свой δ-аллотроп, который имеет объемно-центрированный кубический (скрытая копия) Кристальная структура. По мере охлаждения до 1394 ° C он превращается в аллотроп γ-железа, гранецентрированная кубическая (ГЦК) кристаллическая структура, или аустенит. При 912 ° C и ниже кристаллическая структура снова становится аллотропом ОЦК α-железа.^[6]

Физические свойства железа при очень высоких давлениях и температурах также широко изучены.^[7][8] из-за их отношения к теориям о ядрах Земли и других планет. Выше примерно 10 ГПа и температурах в несколько сотен градусов Кельвина или ниже α-железо превращается в другое. шестиугольный плотно упакованный (hcp) структура, также известная как ε-железо. Более высокотемпературная γ-фаза также превращается в ε-железо, но при более высоком давлении.

Существуют противоречивые экспериментальные данные о стабильной β-фазе при давлениях выше 50 ГПа и температурах не менее 1500 К. Предполагается, что она имеет ромбический или двойная ГПУ структура.^[9] (Что сбивает с толку, термин «β-железо» иногда также используется для обозначения α-железа выше точки Кюри, когда оно меняется с ферромагнитного на парамагнитное, даже если его кристаллическая структура не изменилась.^[6])

В Внутреннее ядро из земной шар обычно предполагается, что он состоит из железаникель сплав со структурой ε (или β).^[10]

Точки плавления и кипения

Температуры плавления и кипения железа, а также его энтальпия распыления, ниже, чем у более ранних 3D-элементов из скандий к хром, демонстрирующий уменьшение вклада 3d-электронов в металлическую связь, поскольку они все больше и больше притягиваются ядром к инертному остову;^[11] однако они выше, чем значения для предыдущего элемента марганец потому что этот элемент имеет наполовину заполненную трехмерную подоболочку, и, следовательно, его d-электроны нелегко делокализовать. Та же тенденция проявляется для рутения, но не для осмия.^[12]

Температура плавления железа экспериментально хорошо определена для давлений менее 50 ГПа. Для более высоких давлений опубликованные данные (по состоянию на 2007 год) все еще варьируются на десятки гигапаскалей и более тысячи кельвинов.^[13]

Магнитные свойства

Кривые намагничивания 9 ферромагнитных материалов, показывающие насыщение. 1. Листовая сталь, 2. Кремниевая сталь, 3. Литая сталь, 4. Вольфрамовая сталь, 5. Магнитная сталь, 6. Чугун, 7. Никель, 8. Кобальт, 9. Магнетит^[14]

Ниже его Точка Кюри 770 ° C, α-железо изменяется от парамагнитный к ферромагнитный: the спины двух неспаренных электронов в каждом атоме обычно выравниваются со спинами его соседей, создавая общую магнитное поле.^[15] Это происходит потому, что орбитали этих двух электронов (d_z² и г_{Икс² − у²}) не указывают на соседние атомы в решетке и, следовательно, не участвуют в металлической связи.^[6]

В отсутствие внешнего источника магнитного поля атомы самопроизвольно распадаются на магнитные домены, около 10 микрометров в поперечнике,^[16] так что атомы в каждом домене имеют параллельные спины, но некоторые домены имеют другую ориентацию. Таким образом, макроскопический кусок железа будет иметь почти нулевое общее магнитное поле.

Приложение внешнего магнитного поля вызывает рост доменов, намагниченных в одном и том же общем направлении, за счет соседних, которые указывают в других направлениях, усиливая внешнее поле. Этот эффект используется в устройствах, которым необходимо направлять магнитные поля, например электрические трансформаторы, магнитная запись головы и электродвигатели. Примеси, дефекты решетки, или границы зерен и частиц могут «закрепить» домены в новых положениях, так что эффект сохраняется даже после удаления внешнего поля - таким образом, превращая железный объект в (постоянный) магнит.^[15]

Подобное поведение демонстрируют некоторые соединения железа, такие как ферриты и минералы. магнетит, кристаллическая форма смешанного оксида железа (II, III) Fe
3О
4 (хотя механизм атомного масштаба, ферримагнетизм, несколько иначе). Кусочки магнетита с естественной постоянной намагниченностью (магниты ) предоставил самый ранний компасы для навигации. Частицы магнетита широко использовались в магнитных носителях записи, таких как основные воспоминания, магнитные ленты, дискеты, и диски, пока они не были заменены кобальт материалы на основе.

Изотопы

Железо имеет четыре стабильных изотопы: ⁵⁴Fe (5,845% природного железа), ⁵⁶Fe (91.754%), ⁵⁷Fe (2,119%) и ⁵⁸Fe (0,282%). Также создано 20-30 искусственных изотопов. Из этих стабильных изотопов только ⁵⁷Fe имеет ядерное вращение (−​¹⁄₂). В нуклид ⁵⁴Fe теоретически может пройти двойной захват электронов к ⁵⁴Cr, но этот процесс никогда не наблюдался, а только нижний предел периода полураспада 3,1 × 10²² лет было установлено.^[17]

⁶⁰Fe - это потухший радионуклид долго период полураспада (2,6 миллиона лет).^[18] Его нет на Земле, но конечный продукт его распада - это его внучка, стабильный нуклид. ⁶⁰Ni.^[17] Большая часть прошлых работ по изотопному составу железа была сосредоточена на нуклеосинтез из ⁶⁰Fe через исследования метеориты и рудообразование. В последнее десятилетие достижения в масс-спектрометрии позволили обнаруживать и количественно определять мельчайшие, естественные вариации в соотношении стабильные изотопы железа. Большая часть этой работы продиктована земной шар и планетология сообщества, хотя появляются новые приложения для биологических и промышленных систем.^[19]

В фазах метеоритов Семаркона и Червоный Кут, корреляция между концентрацией ⁶⁰Ni, внучка из ⁶⁰Fe и обилие стабильных изотопов железа свидетельствовали о существовании ⁶⁰Fe во время формирование Солнечной системы. Возможно, энергия, выделяемая при распаде ⁶⁰Fe, наряду с выпущенным ²⁶Al, способствовал переплавке и дифференциация из астероиды после их образования 4,6 миллиарда лет назад. Обилие ⁶⁰Ni присутствует в внеземной материал может пролить свет на происхождение и раннюю историю Солнечная система.^[20]

Самый распространенный изотоп железа ⁵⁶Fe представляет особый интерес для ученых-ядерщиков, поскольку представляет собой наиболее частую конечную точку нуклеосинтез.^[21] С ⁵⁶Ni (14 альфа-частицы ) легко получается из более легких ядер в альфа-процесс в ядерные реакции в сверхновых (см. процесс горения кремния ), это конец цепочек слияния внутри чрезвычайно массивные звезды, поскольку добавление еще одной альфа-частицы, в результате ⁶⁰Zn требует гораздо больше энергии. Этот ⁵⁶Ni, период полураспада которого составляет около 6 дней, создается в больших количествах в этих звездах, но вскоре распадается в результате двух последовательных излучений позитронов в продуктах распада сверхновой звезды. остаток сверхновой газовое облако, сначала радиоактивное ⁵⁶Co, а затем в стабильную ⁵⁶Fe. Таким образом, железо является наиболее распространенным элементом в ядре красные гиганты, и является наиболее распространенным металлом в железные метеориты и в плотном металле ядра планет Такие как земной шар.^[22] Это также очень распространено во Вселенной по сравнению с другими стабильными металлы примерно такой же атомный вес.^[22][23] Железо на шестом месте обильный элемент в вселенная, а наиболее распространенные огнеупорный элемент.^[24]

Хотя дополнительный крошечный выигрыш в энергии можно было бы извлечь, синтезируя ⁶²Ni, который имеет немного более высокую энергию связи, чем ⁵⁶Fe, условия в звездах для этого не подходят. Производство элементов в сверхновых звездах и их распространение на Земле в значительной степени предпочитают железо никелю, и в любом случае, ⁵⁶Fe по-прежнему имеет меньшую массу на нуклон, чем ⁶²Ni из-за более высокой доли более легких протонов.^[25] Следовательно, элементы тяжелее железа требуют сверхновая звезда для их формирования с привлечением быстрый захват нейтронов начав ⁵⁶Ядра Fe.^[22]

в далекое будущее Вселенной, предполагая, что распад протона не происходит, холодно слияние происходит через квантовое туннелирование заставит легкие ядра в обычной материи слиться в ⁵⁶Ядра Fe. Деление и испускание альфа-частиц затем заставит тяжелые ядра распадаться на железо, превращая все объекты звездной массы в холодные сферы из чистого железа.^[26]

Происхождение и возникновение в природе

Космогенез

Изобилие железа в скалистые планеты как Земля, из-за ее обильного производства слияние в большой массе звезды, где это последний элемент, который будет произведен с выделением энергии перед сильным взрывом типа Ia сверхновая, который разбрасывает железо в космос. Другие типы сверхновых не влияют существенно на содержание железа (см. сверхновая с коллапсом ядра ).^[27]

Металлическое железо

Полированный и химически протравленный кусок железного метеорита, который, как полагают, похож по составу на металлическое ядро ​​Земли, демонстрируя отдельные кристаллы сплава железо-никель (Видманштеттен шаблон ).

Металлический или самородное железо редко встречается на поверхности Земли, потому что он склонен к окислению. Однако как земные внутренний и внешнее ядро, которые составляют 35% массы всей Земли, как полагают, состоят в основном из сплава железа, возможно с никель. Считается, что электрические токи в жидком внешнем ядре являются источником Магнитное поле Земли. Другой планеты земной группы (Меркурий, Венера, и Марс ) так же хорошо как Луна Считается, что они имеют металлическое ядро, состоящее в основном из железа. В Астероиды М-типа также считается, что они частично или большей частью сделаны из сплава металлического железа.

Редкий железные метеориты являются основной формой природного металлического железа на поверхности Земли. Предметы из холодно обработанный метеоритное железо было обнаружено в различных археологических раскопках, относящихся к временам, когда выплавка железа еще не была развита; и Инуиты в Гренландия сообщалось об использовании железа из Кейп-Йорк метеорит для инструментов и охотничьего оружия.^[28] Примерно 1 из 20 метеориты состоят из уникальных железо-никелевых минералов тенит (35–80% железа) и камасит (90–95% железа).^[29] Самородное железо также редко встречается в базальтах, которые образовались из магм, которые вступили в контакт с богатыми углеродом осадочными породами, которые восстановили кислород. летучесть достаточно для кристаллизации железа. Это известно как Теллурическое железо и описан в нескольких местах, например Остров Диско в Западной Гренландии, Якутия в России и Bühl в Германии.^[30]

Минералы мантии

Ферропериклаз (Mg, Fe) O, твердый раствор периклаз (MgO) и вюстит (FeO), составляет около 20% объема нижняя мантия Земли, что делает его второй по распространенности минеральной фазой в этом регионе после силикатный перовскит (Mg, Fe) SiO₃; он также является основным носителем железа в нижней мантии.^[31] Внизу переходная зона мантии реакция γ- (Mg, Fe)₂[SiO₄] ↔ (Mg, Fe) [SiO₃] + (Mg, Fe) O превращает гамма-оливин в смесь силикатного перовскита и ферропериклаза и наоборот. В литературе эту минеральную фазу нижней мантии также часто называют магнезиовюститом.^[32] Силикатный перовскит может составлять до 93% нижней мантии,^[33] и форма железа магния, (Mg, Fe) SiO₃, считается самым распространенным минеральная в Земле, составляя 38% ее объема.^[34]

земной коры

Охристый путь в Руссильон.

Хотя железо является самым распространенным элементом на Земле, большая часть этого железа сосредоточена в внутренний и внешний ядра.^[35][36] Доля железа в земной коры составляет всего около 5% от общей массы корки и, таким образом, является четвертым по численности элементом в этом слое (после кислород, кремний, и алюминий ).^[37]

Большая часть железа в коре сочетается с различными другими элементами, образуя множество минералы железа. Важный класс - это оксид железа минералы, такие как гематит (Fe₂О₃), магнетит (Fe₃О₄), и сидерит (FeCO₃), которые являются основными руды железа. Много Магматические породы также содержат сульфидные минералы пирротин и пентландит.^[38][39] В течение выветривание железо имеет тенденцию выщелачиваться из сульфидных отложений в виде сульфата и из силикатных отложений в виде бикарбоната. Оба они окисляются в водном растворе и выпадают в осадок даже при слегка повышенном pH. оксид железа (III).^[40]

Образование полосчатого железа в McKinley Park, Миннесота.

Большие залежи железа полосчатые железные образования, тип породы, состоящий из повторяющихся тонких слоев оксидов железа, чередующихся с полосами бедных железом сланец и черт. Полосчатые железные образования были заложены в период между 3,700 миллион лет назад и 1,800 миллион лет назад.^[41][42]

Материалы, содержащие тонкоизмельченные оксиды или оксид-гидроксиды железа (III), такие как охра, использовались как желтый, красный и коричневый пигменты с доисторических времен. Они также влияют на цвет различных камней и глины, включая целые геологические образования, такие как Нарисованные холмы в Орегон и Buntsandstein («цветной песчаник», англ. Бантер ).^[43] Через Эйзенсандштейн (а юрский "железный песчаник", например из Донздорф в Германии)^[44] и Камень для ванны в Великобритании соединения железа являются причиной желтоватого цвета многих исторических зданий и скульптур.^[45] Пресловутый красный цвет поверхности Марса получен из богатого оксидом железа реголит.^[46]

В минерале сульфида железа содержится значительное количество железа. пирит (FeS₂), но из него трудно извлечь железо и поэтому он не эксплуатируется. Фактически, железо настолько распространено, что производство обычно сосредоточено только на рудах с очень большим его содержанием.

Согласно Международная панель ресурсов с Отчет о запасах металлов в обществе, мировой запас железа, используемого в обществе, составляет 2 200 кг на душу населения. В этом отношении более развитые страны отличаются от менее развитых (7 000–14 000 против 2 000 кг на душу населения).^[47]

Химия и соединения

Железо демонстрирует характерные химические свойства переходные металлы, а именно способность образовывать различные степени окисления, различающиеся ступенями одной и очень большой координационной и металлоорганической химии: действительно, это было открытие соединения железа, ферроцен, которая произвела революцию в этой области в 1950-х годах.^[48] Железо иногда считают прототипом всего блока переходных металлов из-за его большого количества и огромной роли, которую оно сыграло в техническом прогрессе человечества.^[49] Его 26 электронов расположены в конфигурация [Ar] 3d⁶4 с², из которых 3d- и 4s-электроны относительно близки по энергии, и, таким образом, он может потерять переменное количество электронов, и нет четкой точки, где дальнейшая ионизация станет невыгодной.^[12]

Железо образует соединения в основном в состояния окисления +2 (железо (II), "железо") и +3 (железо (III), «железо»). Железо также встречается в более высокие степени окисления, например фиолетовый феррат калия (K₂FeO₄), который содержит железо в степени окисления +6. Хотя оксид железа (VIII) (FeO₄), отчет не мог быть воспроизведен, и такой вид от удаления всех электронов элемента за пределами предыдущей конфигурации инертного газа (по крайней мере, с железом в его степени окисления +8) был признан маловероятным с вычислительной точки зрения.^[50] Однако одна форма анионного [FeO₄]^– с железом в его степени окисления +7, вместе с (V) -пероксоизомером железа, был обнаружен инфракрасной спектроскопией при 4 K после соконденсации подвергнутых лазерной абляции атомов Fe со смесью O₂/ Ар.^[51] Железо (IV) является обычным промежуточным продуктом во многих реакциях биохимического окисления.^[52][53] Многочисленные органо-железо соединения содержат формальные степени окисления +1, 0, -1 или даже -2. Степени окисления и другие связывающие свойства часто оценивают с использованием метода Мессбауэровская спектроскопия.^[54] Много соединения со смешанной валентностью содержат центры железа (II) и железа (III), такие как магнетит и Берлинская лазурь (Fe₄(Fe [CN]₆)₃).^[53] Последний используется как традиционный «синий» в чертежи.^[55]

Железо - первый из переходных металлов, который не может достичь своей групповой степени окисления +8, хотя его более тяжелые родственные соединения рутений и осмий могут, с рутением сложнее, чем с осмием.^[6] Рутений демонстрирует водный катионный химический состав в своих низких степенях окисления, аналогичный таковому у железа, но осмий нет, что благоприятствует высоким степеням окисления, в которых он образует анионные комплексы.^[6] Во второй половине серии 3d-переходов вертикальные сходства вниз по группам конкурируют с горизонтальными сходствами железа с его соседями. кобальт и никель в периодической таблице, которые также являются ферромагнитными при комнатная температура и разделяют похожую химию. Таким образом, железо, кобальт и никель иногда объединяют в группы. железная триада.^[49]

В отличие от многих других металлов, железо не образует амальгам с Меркурий. В результате ртуть продается в стандартных металлических колбах весом 76 фунтов (34 кг).^[56]

Железо - безусловно, самый реактивный элемент в своей группе; он пирофорен при тонком измельчении и легко растворяется в разбавленных кислотах, давая Fe²⁺. Однако он не реагирует с концентрированными азотная кислота и другие окисляющие кислоты из-за образования непроницаемого оксидного слоя, который, тем не менее, может реагировать с соляная кислота.^[6]

Бинарные соединения

Оксиды и гидроксиды

Оксид железа или железа (II), FeO.

Оксид железа или железа (III) Fe
2О
3.

Оксид железа или железа (II, III) Fe
3О
4.

Железо образует различные оксидные и гидроксидные соединения; наиболее распространены оксид железа (II, III) (Fe₃О₄), и оксид железа (III) (Fe₂О₃). Оксид железа (II) также существует, хотя он нестабилен при комнатной температуре. Несмотря на их имена, на самом деле они все нестехиометрические соединения состав которых может быть разным.^[57] Эти оксиды являются основными рудами для производства железа (см. цветущий и доменная печь). Они также используются в производстве ферриты, полезный магнитное хранилище СМИ в компьютерах и пигменты. Самый известный сульфид - это железный пирит (FeS₂), также известное как золото дураков из-за его золотого блеска.^[53] Это не соединение железа (IV), но на самом деле это железо (II). полисульфид содержащий Fe²⁺ и S²⁻
₂ ионы в искаженном хлорид натрия структура.^[57]

Диаграмма Пурбе из железа

Галогениды

Гидратированный хлорид железа (III) (хлорид железа)

Двойное железо и железо галогениды хорошо известны. Галогениды железа обычно возникают в результате обработки металлического железа соответствующим галогеноводородная кислота с получением соответствующих гидратированных солей.^[53]

Fe + 2 HX → FeX₂ + H₂ (X = F, Cl, Br, I)

Железо реагирует с фтором, хлором и бромом с образованием соответствующих галогенидов железа, хлорид железа самый распространенный.^[58]

2 Fe + 3 X₂ → 2 FeX₃ (Х = F, Cl, Br)

Иодид железа является исключением, поскольку он термодинамически нестабилен из-за окислительной способности Fe.³⁺ и высокая редуцирующая способность I⁻:^[58]

2 я⁻ + 2 Fe³⁺ → я₂ + 2 Fe²⁺ (E⁰ = +0,23 В)

Иодид железа, твердое вещество черного цвета, нестабилен в обычных условиях, но может быть получен реакцией пентакарбонил железа с йод и монооксид углерода в присутствии гексан свет при температуре −20 ° C, без кислорода и воды.^[58]

Химия раствора

Сравнение цветов растворов феррата (слева) и перманганат (верно)

В стандартные восстановительные потенциалы в кислом водном растворе для некоторых распространенных ионов железа приведены ниже:^[6]

Красно-фиолетовый четырехгранник феррат (VI) анион является настолько сильным окислителем, что окисляет азот и аммиак при комнатной температуре, и даже саму воду в кислых или нейтральных растворах:^[58]

4 FeO²⁻
₄ + 10 ЧАС
₂О → 4 Fe³⁺
+ 20 ОЙ⁻
+ 3 O₂

Fe³⁺ ион имеет простую катионную химию, хотя бледно-фиолетовый гексаквойон [Fe (H₂O)₆]³⁺ очень легко гидролизуется при повышении pH выше 0 следующим образом:^[59]

Цвет морской волны сульфат железа (II) гептагидрат

При повышении pH выше 0 образуются указанные выше желтые гидролизованные частицы, а при повышении его значения выше 2–3 - красновато-коричневые водные оксид железа (III) выпадает из раствора. Хотя Fe³⁺ имеет d⁵ конфигурации его спектр поглощения не такой, как у Mn²⁺ со своими слабыми, запрещенными по спину d – d зонами, поскольку Fe³⁺ имеет более высокий положительный заряд и более поляризующий, что снижает энергию его превращения лиганда в металл перенос заряда поглощения. Таким образом, все вышеперечисленные комплексы довольно сильно окрашены, за единственным исключением гексакво-иона, и даже у него в спектре преобладает перенос заряда в ближней ультрафиолетовой области.^[59] С другой стороны, бледно-зеленый гексаквойон железа (II) [Fe (H₂O)₆]²⁺ не подвергается заметному гидролизу. Углекислый газ не выделяется при карбонат добавляются анионы, в результате чего получается белый карбонат железа (II) осаждаются. В избытке углекислого газа он образует малорастворимый бикарбонат, который обычно встречается в грунтовых водах, но он быстро окисляется на воздухе с образованием оксид железа (III) это объясняет коричневые отложения, присутствующие в значительном количестве потоков.^[60]

Координационные соединения

Из-за своей электронной структуры железо имеет очень большой координационный и металлоорганический состав.

Два энантиоморфы ферриоксалат-иона

Известно много координационных соединений железа. Типичный шестикоординированный анион - гексахлорферрат (III), [FeCl₆]³⁻, встречается в смешанном соль тетракис (метиламмоний) гексахлорферрат (III) хлорид.^[61][62] Комплексы с множественными бидентатными лигандами имеют геометрические изомеры. Например, транс-хлоргидридобис (бис-1,2- (дифенилфосфино) этан) железо (II) комплекс используется в качестве исходного материала для соединений с Fe (dppe )₂ часть.^[63][64] Ион ферриоксалата с тремя оксалат лиганды (показаны справа) отображаются спиральная хиральность с двумя несложными геометриями, помеченными Λ (лямбда) для оси левого винта и Δ (дельта) для правой оси винта в соответствии с соглашениями IUPAC.^[59] Ферриоксалат калия используется в химической актинометрия и вместе с его натриевая соль подвергается фотовосстановление применяется в старых фотографических процессах. В дигидрат из оксалат железа (II) имеет полимерный структура с копланарными ионами оксалата, соединяющими центры железа с кристаллизационной водой, расположенной в шапках каждого октаэдра, как показано ниже.^[65]

Кристаллическая структура дигидрата оксалата железа (II), показывающая атомы железа (серый), кислорода (красный), углерода (черный) и водорода (белый).

Кроваво-красный положительный тиоцианатный тест на железо (III)

Комплексы железа (III) очень похожи на комплексы хром (III) за исключением того, что железо (III) предпочитает О-донор вместо N-донорные лиганды. Последние имеют тенденцию быть более нестабильными, чем комплексы железа (II), и часто диссоциируют в воде. Многие комплексы Fe – O демонстрируют интенсивный цвет и используются в качестве тестов на фенолы или же Enols. Например, в тест на хлорид железа, используемый для определения наличия фенолов, хлорид железа (III) реагирует с фенолом с образованием темно-фиолетового комплекса:^[59]

3 ArOH + FeCl₃ → Fe (OAr)₃ + 3 HCl (Ar = арил )

Среди галогенидных и псевдогалогенидных комплексов наиболее стабильными являются фторокомплексы железа (III) с бесцветным [FeF₅(ЧАС₂O)]²⁻ является наиболее стабильным в водном растворе. Хлорокомплексы менее стабильны и способствуют тетраэдрической координации, как в [FeCl₄]⁻; [FeBr₄]⁻ и [FeI₄]⁻ легко восстанавливаются до железа (II). Тиоцианат является обычным тестом на присутствие железа (III), поскольку оно образует кроваво-красный [Fe (SCN) (H₂O)₅]²⁺. Как и марганец (II), большинство комплексов железа (III) являются высокоспиновыми, за исключением комплексов с лигандами с высоким содержанием спектрохимический ряд Такие как цианид. Примером низкоспинового комплекса железа (III) является [Fe (CN)₆]³⁻. Цианидные лиганды легко отделяются от [Fe (CN)₆]³⁻, и, следовательно, этот комплекс ядовит, в отличие от комплекса железа (II) [Fe (CN)₆]⁴⁻ найдено в берлинской лазурь,^[59] который не выпускает цианистый водород кроме случаев добавления разбавленных кислот.^[60] Железо показывает великое множество электронных спиновые состояния, включая все возможные значения спинового квантового числа для элемента d-блока от 0 (диамагнитный) до⁵⁄₂ (5 неспаренных электронов). Это значение всегда вдвое меньше количества неспаренных электронов. Комплексы с нулевым или двумя неспаренными электронами считаются низкоспиновыми, а комплексы с четырьмя или пятью - высокоспиновыми.^[57]

Комплексы железа (II) менее стабильны, чем комплексы железа (III), но предпочтение отдается О-донорные лиганды менее выражены, так что, например, [Fe (NH₃)₆]²⁺ известно, а [Fe (NH₃)₆]³⁺ не является. Они имеют тенденцию к окислению до железа (III), но это можно смягчить низким pH и используемыми специфическими лигандами.^[60]

Металлоорганические соединения

Железо пента-
карбонил

Химия органического железа это изучение металлоорганические соединения железа, где атомы углерода ковалентно связаны с атомом металла. Их много и они разнообразны, в том числе цианидные комплексы, карбонильные комплексы, бутерброд и полусэндвич-компаунды.

Берлинская лазурь

Берлинская лазурь или «ферроцианид железа», Fe₄[Fe (CN)₆]₃, представляет собой старый и хорошо известный комплекс цианида железа, широко используемый в качестве пигмента и в некоторых других областях. Его образование можно использовать как простой тест влажной химии для различения водных растворов Fe²⁺ и Fe³⁺ как они реагируют (соответственно) с феррицианид калия и ферроцианид калия сформировать берлинскую лазурь.^[53]

Еще один старый пример железоорганического соединения: пентакарбонил железа, Fe (CO)₅, в которой нейтральный атом железа связан с атомами углерода пяти монооксид углерода молекулы. Смесь можно использовать для изготовления карбонильное железо порошок, высокореакционная форма металлического железа. Термолиз пентакарбонила железа дает трижелезный додекакарбонил, Fe
3(CO)
12, a с кластером из трех атомов железа в ядре. Реагент Коллмана, динатрия тетракарбонилферрат, является полезным реагентом для органической химии; он содержит железо в степени окисления -2. Циклопентадиенил-дикарбонилдимер железа содержит железо в редкой степени окисления +1.^[66]

Структурная формула ферроцена и порошкообразный образец

Вехой в этой области стало открытие в 1951 г. удивительно стабильного сэндвич-компаунд ферроцен Fe (C
5ЧАС
5)
2, к Полсон и Кили^[67] и независимо Миллер и другие,^[68] чья удивительная молекулярная структура была определена только год спустя Woodward и Уилкинсон^[69] и Фишер.^[70]Ферроцен по-прежнему остается одним из самых важных инструментов и моделей в этом классе.^[71]

Железоцентрированные металлоорганические соединения используются в качестве катализаторы. В Комплекс Knölker, например, это перенос гидрирования катализатор для кетоны.^[72]

Промышленное использование

Наиболее производимые в промышленности соединения железа: сульфат железа (II) (FeSO₄·7ЧАС₂О ) и хлорид железа (III) (FeCl₃). Первый является одним из наиболее доступных источников железа (II), но менее устойчив к окислению в воздухе, чем Соль Мора ((NH₄)₂Fe (SO₄)₂· 6H₂О). Соединения железа (II) имеют тенденцию окисляться в воздухе до соединений железа (III).^[53]

Этимология

"iren", древнеанглийское слово, означающее "железо".

Поскольку железо используется так долго, у него много названий. Источник его химического символа Fe это латинское слово железо, а его потомки - это имена элемента в Романские языки (Например, Французский Fer, испанский Иерро, и Итальянский и португальский Ферро).^[73] Слово железо сам возможно происходит от Семитские языки, через Этрусский, от корня, который также дал начало Древнеанглийский bræs "латунь ".^[74] Английское слово утюг происходит в конечном итоге от Прото-германский * isarnan, который также является источником немецкого названия Эйзен. Скорее всего, он был заимствован из кельтская * isarnon, который в конечном итоге происходит от Протоиндоевропейский * is- (e) ro- "могущественный, святой" и наконец * eis «сильный», ссылаясь на прочность железа как металла.^[75] Клюге связывает * isarnon на иллирийский и латынь Ира, 'гнев').^{[нужна цитата ]} В Балто-славянский названия для железа (например, русский железо [железо], Польский elazo, Литовский Гележис) - единственные, кто пришел непосредственно из протоиндоевропейской *грамм^часэльг^час- "утюг".^[76] Во многих из этих языков слово для утюг может также использоваться для обозначения других предметов, сделанных из железа или стали, или, образно говоря, из-за твердости и прочности металла.^[77] В Китайский галстук (традиционный 鐵; упрощенный 铁) происходит от Прото-сино-тибетский * hliek,^[78] и был заимствован в Японский как 鉄 тецу, который также имеет собственное чтение курогане «черный металл» (аналогично тому, как в английском слове упоминается железо кузнец ).^[79]

История

Развитие металлургии железа

Железо - один из элементов, несомненно известных древнему миру.^[80] Это сработало, или кованый, тысячелетиями. Однако железные предметы большого возраста встречаются гораздо реже, чем предметы из золота или серебра, из-за легкости, с которой железо разъедает.^[81] Технология развивалась медленно, и даже после открытия плавки железо потребовалось много веков, чтобы заменить бронзу в качестве металла, используемого для изготовления инструментов и оружия.

Метеоритное железо

Головка железного гарпуна из Гренландия. Железный край покрывает нарвал бивень гарпуна с использованием метеоритного железа из Кейп-Йорк метеорит, один из крупнейших известных железных метеоритов.

Бусы из метеоритное железо в 3500 г. до н.э. или ранее были найдены в Герце, Египет, Г.А. Уэйнрайт.^[82] Бусины содержат 7,5% никеля, что является признаком метеорного происхождения, поскольку железо, обнаруженное в земной коре, обычно содержит лишь незначительные примеси никеля.

Метеоритное железо высоко ценилось из-за своего происхождения с небес и часто использовалось для изготовления оружия и инструментов.^[82] Например, кинжал сделанное из метеоритного железа было найдено в гробнице Тутанхамон, содержащий такие же пропорции железа, кобальта и никеля, что и обнаруженный в этом районе метеорит, выпавший в результате древнего метеорного потока.^[83][84][85] Предметы, которые, вероятно, были сделаны египтянами из железа, датируются периодом от 3000 до 2500 лет до нашей эры.^[81]

Метеоритное железо сравнительно мягкое, пластичное и легко холодная ковка но может стать хрупким при нагревании из-за никель содержание.^[86]

Кованое железо

Символ для Марс с древних времен использовался для обозначения железа.

В железный столб Дели является примером методологий добычи и обработки железа в ранней Индии.

Первое производство чугуна началось в Средний бронзовый век, но прошло несколько столетий, прежде чем железо вытеснило бронзу. Образцы плавил железо из Асмар, Месопотамия и базар Высокий Чагар на севере Сирии были созданы где-то между 3000 и 2700 годами до нашей эры.^[87] В Хеттов основал империю в северо-центральной Анатолия около 1600 г. до н.э. Похоже, они первыми поняли, как производить железо из руды, и высоко оценили это в своем обществе.^[88] В Хеттов начали плавить железо между 1500 и 1200 годами до нашей эры, и эта практика распространилась на остальной Ближний Восток после падения их империи в 1180 году до нашей эры.^[87] Последующий период называется периодом Железный век.

Артефакты выплавленного железа найдены в Индия начиная с 1800 по 1200 гг. до н.э.,^[89] и в Левант примерно с 1500 г. до н.э. (предполагается плавка в Анатолия или Кавказ ).^[90][91] Предполагаемые ссылки (сравнить история металлургии в Южной Азии ) гладить по-индийски Веды были использованы для заявлений об очень раннем использовании железа в Индии, соответственно, для датирования текстов как таковых. В Ригведа срок аяс (металл), вероятно, относится к меди и бронзе, а железо или шйама айас, буквально «блэк-метал», впервые упоминается в постригведической Атхарваведа.^[92]

Некоторые археологические данные свидетельствуют о том, что железо выплавляли в Зимбабве и юго-восточная Африка уже в восьмом веке до нашей эры.^[93] Обработка железа была представлена Греция в конце 11 века до нашей эры, откуда он быстро распространился по Европе.^[94]

Железный серп из Древней Греции.

Распространение обработки железа в Центральной и Западной Европе связано с кельтская расширение. В соответствии с Плиний Старший, железо было распространено в Римский эпоха.^[82] Годовой объем производства чугуна Римская империя оценивается в 84750 т,^[95] в то время как такой же густонаселенный и современный ханьский Китай производил около 5000 т.^[96] В Китае железо появляется только около 700–500 лет до нашей эры.^[97] Выплавка железа могла быть завезена в Китай через Среднюю Азию.^[98] Самые ранние свидетельства использования доменная печь в Китае датируется 1 веком нашей эры,^[99] и вагранки использовались еще в Период воюющих царств (403–221 гг. До н.э.).^[100] Использование доменной и вагранки оставалось распространенным в течение Песня и Династии Тан.^[101]

Во время промышленной революции в Великобритании Генри Корт начал очищать железо от чугун к кованое железо (или пруток) с использованием инновационных производственных систем. В 1783 году он запатентовал процесс лужения для переработки железной руды. Позже он был улучшен другими, в том числе Джозеф Холл.^[102]

Чугун

Чугун был впервые произведен в Китай в 5 веке до нашей эры,^[103] но вряд ли был в Европе до средневековья.^[104][105] Самые ранние чугунные артефакты были обнаружены археологами на территории современной Лухэ, Цзянсу в Китае. Чугун использовался в древний Китай для войны, сельского хозяйства и архитектуры.^[106] Вовремя средневековый период, в Европе были найдены средства производства кованого железа из чугуна (в этом контексте известного как чугун ) с помощью изысканные кузницы. Для всех этих процессов уголь требовалось как топливо.^[107]

Coalbrookdale ночью, 1801 г. Домны зажигают чугунолитейный городок. Coalbrookdale.

Средневековый доменные печи были около 10 футов (3,0 м) в высоту и выполнены из несгораемого кирпича; принудительный воздух обычно подавался сильфонами с ручным управлением.^[105] Современные доменные печи стали намного больше, с подами диаметром четырнадцать метров, что позволяет им производить тысячи тонн железа каждый день, но, по сути, они работают так же, как и в средневековые времена.^[107]

В 1709 г. Авраам Дарби I создал кокс - доменная печь с обогревом для производства чугуна, заменяющая древесный уголь, но продолжающая использовать доменные печи. Последовавшая доступность недорогого железа была одним из факторов, приведших к Индустриальная революция. К концу 18 века чугун начал заменять кованое железо для определенных целей, потому что он был дешевле. Содержание углерода в железе не рассматривалось как причина различий в свойствах кованого железа, чугуна и стали до 18 века.^[87]

Поскольку железо становилось все более дешевым и доступным, оно также стало основным конструкционным материалом после создания инновационных первый железный мост в 1778 году. Этот мост до сих пор стоит как памятник роли железа в промышленной революции. После этого железо использовалось в рельсах, лодках, кораблях, акведуках и зданиях, а также в железных цилиндрах в Паровые двигатели.^[107] Железные дороги сыграли центральную роль в формировании современности и идей прогресса.^[108] и на разных языках (например, на французском, испанском, итальянском и немецком) железные дороги называются железная дорога.

Стали

Сталь (с меньшим содержанием углерода, чем чугун, но больше, чем кованое железо) была впервые произведена в древности с использованием цветущий. Кузнецы в Луристан в западной Персии к 1000 г. до н.э. производили хорошую сталь.^[87] Потом улучшенные версии, Wootz сталь Индией и Дамасская сталь были разработаны около 300 г. до н.э. и 500 г. н.э. соответственно. Эти методы были специализированными, и поэтому сталь не стала основным товаром до 1850-х годов.^[109]

Новые методы производства науглероживание прутки железа в процесс цементирования были изобретены в 17 веке. в Индустриальная революция были разработаны новые методы производства пруткового чугуна без древесного угля, которые позже были применены для производства стали. В конце 1850-х гг. Генри Бессемер изобрел новый процесс производства стали, включающий продувку воздухом расплавленного чугуна для производства мягкой стали. Это сделало сталь намного более экономичной, что привело к тому, что кованое железо больше не производилось в больших количествах.^[110]

Основы современной химии

В 1774 г. Антуан Лавуазье использовали реакцию водяного пара с металлическим железом внутри раскаленной железной трубки для получения водород в его экспериментах, приведших к демонстрации сохранение массы, который сыграл важную роль в превращении химии из качественной науки в количественную.^[111]

Символическая роль

"Gold gab ich für Eisen»-« Я отдал золото за железо ». Немецко-американский брошь времен Первой мировой войны.

Железо играет определенную роль в мифологии и находит различное применение. как метафора И в фольклор. В Греческий поэт Гесиод с Работы и дни (строки 109–201) перечислены различные возраст человека названы в честь металлов, таких как золото, серебро, бронза и железо, чтобы объяснить последовательные эпохи человечества.^[112] Железный век был тесно связан с Римом, и у Овидия Метаморфозы

Добродетели в отчаянии покинули землю; и порочность человека становится всеобщей и полной. Тогда на смену пришли твердые стали.

— Овидий, Метаморфозы, Книга I, Железный век, строка 160 и далее

Пример важности символической роли железа можно найти в Немецкая кампания 1813 г.. Фридрих Вильгельм III сдал тогда первый Железный крест как военная награда. Берлинские железные украшения достигла пика производства между 1813 и 1815 годами, когда прусский Королевская семья призвали граждан жертвовать золотые и серебряные украшения на военные нужды. Надпись Gold gab ich für Eisen (Я отдал золото за железо) также использовалось в более поздних военных действиях.^[113]

Производство металлического железа

Железный порошок

Лабораторные маршруты

Для некоторых ограниченных целей, когда это необходимо, чистое железо производится в лаборатории в небольших количествах путем восстановления чистого оксида или гидроксида водородом или образования пентакарбонила железа и нагревания его до 250 ° C, чтобы оно разлагалось с образованием чистого порошка железа. .^[40] Другой метод - электролиз хлорида железа на железном катоде.^[114]

Главный промышленный маршрут

В настоящее время промышленное производство чугуна или стали состоит из двух основных этапов. На первом этапе железная руда уменьшенный с кокс в доменная печь, а расплавленный металл отделяется от крупных примесей, таких как силикатные минералы. На этой стадии получается сплав -чугун - содержащий относительно большое количество углерода. На втором этапе количество углерода в передельном чугуне снижается путем окисления с получением кованого железа, стали или чугуна.^[116] На этом этапе можно добавить другие металлы для образования легированные стали.

Китайская иллюстрация 17-го века рабочих у доменной печи, производящих кованое железо из чугуна^[117]

Как добывали железо в 19 веке

Доменная обработка

В доменную печь загружается железная руда, обычно гематит Fe
2О
3 или же магнетит Fe
3О
4вместе с коксом (каменный уголь который был отдельно запечен для удаления летучих компонентов). Воздух, предварительно нагретый до 900 ° C, пропускается через смесь в количестве, достаточном для превращения угля в монооксид углерода:^[116]

2 К + О₂ → 2 СО

Эта реакция повышает температуру примерно до 2000 ° C. Окись углерода восстанавливает железную руду до металлического железа.^[116]

Fe₂О₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂

Некоторое количество железа в высокотемпературной нижней области печи вступает в реакцию непосредственно с коксом:^[116]

2 Fe₂О₃ + 3 C → 4 Fe + 3 CO₂

А поток Такие как известняк (карбонат кальция ) или же доломит (карбонат кальция-магния) также добавляется в загрузку печи. Его цель - удалить из руды кремнеземистые минералы, которые в противном случае засорили бы печь. Тепло печи разлагает карбонаты до оксид кальция, который реагирует любым избытком кремнезем сформировать шлак состоит из силикат кальция CaSiO
3 или другие продукты. При температуре печи и металл, и шлак расплавляются. Они собираются внизу в виде двух несмешивающихся жидких слоев (со шлаком наверху), которые затем легко разделяются.^[116] Шлак можно использовать в качестве материала в Дорога строительства или улучшения бедных минералами почв для сельское хозяйство.^[105]

Эта куча железорудных окатышей будет использоваться в производстве стали.

Сталеплавильное производство

Горшок с расплавленным чугуном, из которого делают сталь

Как правило, чугун, полученный в доменной печи, содержит до 4–5% углерода с небольшими количествами других примесей, таких как сера, магний, фосфор и марганец. Высокий уровень углерода делает его относительно непрочным и хрупким. Снижение количества углерода до 0,002–2,1% при массовом производстве стали, которое может быть до 1000 раз тверже чистого железа. Таким образом, можно производить самые разные стальные изделия холодная обработка, горячая прокатка, ковка, механическая обработка и т. д. Удаление других примесей вместо этого приводит к получению чугуна, который используется для литья изделий в литейные заводы; например, печи, трубы, радиаторы, фонарные столбы и рельсы.^[116]

Стальные изделия часто подвергаются различным термообработка после того, как им придана форма. Отжиг состоит в их нагревании до 700–800 ° C в течение нескольких часов с последующим постепенным охлаждением. Это делает сталь более мягкой и удобной.^[118]

Прямое восстановление железа

По соображениям охраны окружающей среды были разработаны альтернативные методы обработки железа. "Прямое восстановление железа " восстанавливает железную руду к железному куску под названием "губчатое" железо или «прямое» железо, подходящее для выплавки стали.^[105] В процесс прямого восстановления входят две основные реакции:

Природный газ частично окисляется (с теплом и катализатором):^[105]

2 канала₄ + O₂ → 2 СО + 4 Н₂

Затем железная руда обрабатывается этими газами в печи, в результате чего получается твердое губчатое железо:^[105]

Fe₂О₃ + CO + 2 H₂ → 2 Fe + CO₂ + 2 часа₂О

Кремнезем удаляется добавлением известняк флюс, как описано выше.^[105]

Термитный процесс

Воспламенение смеси алюминиевого порошка и оксида железа дает металлическое железо через термитная реакция:

Fe₂О₃ + 2 Al → 2 Fe + Al₂О₃

В качестве альтернативы передельный чугун может быть превращен в сталь (с содержанием углерода до 2%) или кованое железо (технически чистое железо). Для этого использовались различные процессы, в том числе изысканные кузницы, лужа печи, Бессемеровские преобразователи, мартеновские печи, кислородные печи, и электродуговые печи. Во всех случаях цель состоит в том, чтобы окислить часть или весь углерод вместе с другими примесями. С другой стороны, для получения легированных сталей могут быть добавлены другие металлы.^[107]

Приложения

Как конструкционный материал

Железо - наиболее широко используемый из всех металлов, на него приходится более 90% мирового производства металлов. Его низкая стоимость и высокая прочность часто делают его предпочтительным материалом для выдерживания нагрузок или передачи сил, таких как конструкция машин и Станки, рельсы, автомобили, корпуса кораблей, арматурные стержни из бетона, и несущий каркас зданий. Поскольку чистое железо довольно мягкое, его чаще всего комбинируют с легирующими элементами для получения стали.^[119]

Механические свойства

Механические свойства железа и его сплавов чрезвычайно важны для их структурного применения. Эти свойства могут быть оценены различными способами, включая Тест Бринелля, то Тест Роквелла и Тест твердости по Виккерсу.

Свойства чистого железа часто используются для калибровки измерений или сравнения тестов.^[121][122] Однако на механические свойства железа значительно влияет чистота образца: чистые монокристаллы железа на самом деле мягче алюминия,^[120] и самое чистое промышленное железо (99,99%) имеет твердость 20–30 по Бринеллю.^[123]

Увеличение содержания углерода приведет к значительному увеличению твердости и прочности железа на разрыв. Максимальная твердость 65 руб._c достигается при содержании углерода 0,6%, хотя сплав имеет низкую прочность на разрыв.^[124] Из-за мягкости железа работать с ним намного легче, чем с более тяжелым сородичи рутений и осмий.^[12]

Фазовая диаграмма железо-углерод

Типы сталей и сплавов

α-Железо - довольно мягкий металл, способный растворять лишь небольшую концентрацию углерода (не более 0,021% по массе при 910 ° C).^[125] Аустенит (γ-железо) аналогично мягкое и металлическое, но может растворять значительно больше углерода (до 2,04% по массе при 1146 ° C). Эта форма железа используется в виде нержавеющая сталь используется для изготовления столовых приборов, больничного и общественного оборудования.^[16]

Коммерчески доступное железо классифицируется на основе чистоты и количества добавок. Чугун имеет 3,5–4,5% углерода^[126] и содержит различное количество загрязняющих веществ, таких как сера, кремний и фосфор. Чугун - это не товарный продукт, а скорее промежуточный этап в производстве чугуна и стали. Уменьшение содержания загрязняющих веществ в чугуне, которые отрицательно влияют на свойства материала, таких как сера и фосфор, дает чугун, содержащий 2–4% углерода, 1–6% кремния и небольшое количество марганец.^[116] Чугун имеет температура плавления в диапазоне 1420–1470 К, что ниже, чем у любого из двух его основных компонентов, и делает его первым продуктом, который плавится при совместном нагревании углерода и железа.^[6] Его механические свойства сильно различаются и зависят от формы, которую углерод принимает в сплаве.^[12]

«Белые» чугуны содержат углерод в виде цементит, или карбид железа (Fe₃C).^[12] Этот твердый, хрупкий состав доминирует в механических свойствах белого чугуна, делая его твердым, но не устойчивым к ударам. Изломанная поверхность белого чугуна полна мелких граней битого карбида железа, очень бледного, серебристого, блестящего материала, отсюда и название. Медленное охлаждение смеси железа с 0,8% углерода ниже 723 ° C до комнатной температуры приводит к образованию отдельных чередующихся слоев цементита и α-железа, которое является мягким и податливым и называется перлит за его внешний вид. С другой стороны, быстрое охлаждение не оставляет времени для этого разделения и создает твердые и хрупкие мартенсит. Затем сталь может быть подвергнута отпуску путем повторного нагрева до промежуточной температуры, изменяя пропорции перлита и мартенсита. Конечный продукт с содержанием углерода ниже 0,8% представляет собой смесь перлит-αFe, а продукт с содержанием углерода выше 0,8% представляет собой смесь перлит-цементит.^[12]

В серое железо углерод существует в виде отдельных мелких хлопьев графит, а также делает материал хрупким из-за чешуек графита с острыми краями, которые создают концентрация напряжения сайты в материале.^[127] Более новый вариант серого чугуна, называемый ковкий чугун, специально обрабатывается следовыми количествами магний для изменения формы графита на сфероиды или конкреции, снижая концентрацию напряжений и значительно увеличивая ударную вязкость и прочность материала.^[127]

Кованое железо содержит менее 0,25% углерода, но большое количество шлака придает ему волокнистость.^[126] Это прочный, податливый продукт, но не такой плавкий, как чугун. Если заточить до края, он быстро его теряет. Кованое железо отличается наличием тонких волокон шлак заключенный в металле. Кованое железо более устойчиво к коррозии, чем сталь. Он был почти полностью заменен на мягкая сталь для традиционных изделий из кованого железа и кузнечное дело.

Мягкая сталь подвержена коррозии легче, чем кованое железо, но она дешевле и более широко доступна. Углеродистая сталь содержит не более 2,0% углерода,^[128] с небольшим количеством марганец, сера, фосфор, и кремний. Легированные стали содержат различное количество углерода, а также других металлов, таких как хром, ванадий, молибден, никель, вольфрам и т. д. Содержание в них сплава увеличивает их стоимость, поэтому они обычно используются только для специальных целей. Одна из распространенных легированных сталей - это нержавеющая сталь. Последние разработки в черной металлургии привели к производству все большего количества микролегированных сталей, также называемых «HSLA 'или высокопрочные низколегированные стали, содержащие крошечные добавки для обеспечения высокой прочности и часто впечатляющей ударной вязкости при минимальных затратах.^{[128][129][130]}

Фотон массовый коэффициент затухания для железа.

Помимо традиционных применений, железо также используется для защиты от ионизирующего излучения. Хотя он легче другого традиционного защитного материала, вести, механически он намного прочнее. Ослабление излучения как функция энергии показано на графике.^[131]

Основным недостатком чугуна и стали является то, что чистое железо и большинство его сплавов сильно страдают от ржавчина если не защищен каким-либо образом, затраты составляют более 1% мировой экономики.^[132] Картина, гальванизация, пассивация, пластиковое покрытие и воронение все используются для защиты железа от ржавчины, исключая воды и кислород или катодная защита. Механизм ржавления железа следующий:^[132]

Катод: 3 O₂ + 6 часов₂O + 12 e⁻ → 12 ОН⁻

Анод: 4 Fe → 4 Fe²⁺ + 8 e⁻; 4 Fe²⁺ → 4 Fe³⁺ + 4 е⁻

Всего: 4 Fe + 3 O₂ + 6 часов₂O → 4 Fe³⁺ + 12 ОН⁻ → 4 Fe (OH)₃ или 4 FeO (OH) + 4 H₂О

Электролит обычно сульфат железа (II) в городских условиях (образуются при атмосферных диоксид серы атакует железо) и частицы соли в атмосфере в прибрежных районах.^[132]

Соединения железа

Хотя в основном железо используется в металлургии, соединения железа широко распространены и в промышленности. Железные катализаторы традиционно используются в Процесс Габера-Боша для производства аммиака и Процесс Фишера-Тропша для преобразования окиси углерода в углеводороды для горюче-смазочных материалов.^[133] Порошковое железо в кислотном растворителе использовалось в Сокращение Бешампа сокращение нитробензол к анилин.^[134]

Оксид железа (III) смешанный с алюминий порошок можно поджечь, чтобы создать термитная реакция, используется при сварке крупных металлических деталей (например, рельсы ) и очистка руд. Оксид железа (III) и оксигидроксид используются как красноватый и охристый пигменты.

Хлорид железа (III) находит применение в очистке воды и очистка сточных вод, при крашении ткани, в качестве красителя в красках, в качестве добавки в корма для животных и в качестве травить за медь в производстве печатные платы.^[135] Его также можно растворить в спирте с образованием настойки железа, которая используется как лекарство от кровотечения. канарейки.^[136]

Сульфат железа (II) используется как предшественник других соединений железа. Он также используется для уменьшать хромат в цементе. Он используется для обогащения продуктов и лечения железодефицитная анемия. Сульфат железа (III) используется для осаждения мелких частиц сточных вод в баковой воде. Хлорид железа (II) используется в качестве восстанавливающего флокулянта, при образовании комплексов железа и магнитных оксидов железа, а также в качестве восстановителя в органическом синтезе.^[135]

Биологическая и патологическая роль

Железо необходимо для жизни.^{[5][137][138]} В железо-серные кластеры распространены и включают нитрогеназа, ферменты, ответственные за биологические азотфиксация. Железосодержащие белки участвуют в транспортировке, хранении и использовании кислорода.^[5] Белки железа участвуют в перенос электронов.^[139]

Структура Heme b; в белке дополнительный лиганд (s) будут прикреплены к Fe.

Примеры железосодержащих белков у высших организмов включают гемоглобин, цитохром (видеть железо с высокой валентностью ), и каталаза.^[5][140] Средний взрослый человек содержит около 0,005% веса тела железа, или около четырех граммов, из которых три четверти приходится на гемоглобин - уровень, который остается постоянным, несмотря на то, что каждый день усваивается только около одного миллиграмма железа.^[139] потому что человеческое тело перерабатывает гемоглобин для содержания железа.^[141]

Биохимия

Приобретение железа представляет собой проблему для аэробных организмов, поскольку трехвалентное железо плохо растворяется вблизи нейтрального pH. Таким образом, эти организмы разработали средства для поглощения железа в виде комплексов, иногда поглощая двухвалентное железо перед тем, как окислить его обратно до трехвалентного железа.^[5] В частности, бактерии эволюционировали с очень высоким сродством. секвестирование агенты позвонили сидерофоры.^{[142][143][144]}

После поглощения человеком клетки, хранение железа четко регламентировано.^[5][145] Основным компонентом этого регулирования является белок трансферрин, который связывает ионы железа, абсорбированные из двенадцатиперстная кишка и несет его в кровь в клетки.^[5][146] Трансферрин содержит Fe³⁺ в середине искаженного октаэдра, связанный с одним азотом, тремя атомами кислорода и хелатирующим карбонат анион, улавливающий Fe³⁺ ion: у него такой высокий константа стабильности что он очень эффективно поглощает Fe³⁺ ионы даже из самых стабильных комплексов. В костном мозге трансферрин восстанавливается из Fe.³⁺ и Fe²⁺ и хранится как ферритин включаться в гемоглобин.^[139]

Наиболее известные и изученные биоинорганический соединения железа (биологические молекулы железа) являются гемовые белки: примеры гемоглобин, миоглобин, и цитохром P450.^[5] Эти соединения участвуют в транспортировке газов, строительстве ферменты, и перенос электроны.^[139] Металлопротеины представляют собой группу белков с ионом металла кофакторы. Некоторые примеры металлопротеинов железа: ферритин и рубредоксин.^[139] Многие ферменты, жизненно важные для жизни, содержат железо, например каталаза,^[147] липоксигеназы,^[148] и IRE-BP.^[149]

Гемоглобин - переносчик кислорода, который встречается в красные кровяные тельца и способствует их окраске, транспортируя кислород по артериям от легких к мышцам, где он передается миоглобин, который хранит его до тех пор, пока он не понадобится для метаболического окисления глюкоза, генерируя энергию.^[5] Здесь гемоглобин связывается с углекислый газ, образуется при окислении глюкозы, которая транспортируется по венам гемоглобином (преимущественно в виде бикарбонат анионы) обратно в легкие, где он выдыхается.^[139] В гемоглобине железо находится в одном из четырех гем групп и имеет шесть возможных координационных площадок; четыре заняты атомами азота в порфирин кольцо, пятое имидазол азот в гистидин Остаток одной из белковых цепей присоединен к гемовой группе, а шестой зарезервирован для молекулы кислорода, с которой он может обратимо связываться.^[139] Когда гемоглобин не присоединен к кислороду (и тогда его называют дезоксигемоглобином), Fe²⁺ ион в центре гем группа (внутри гидрофобного белка) находится в высокоспиновой конфигурации. Таким образом, оно слишком велико, чтобы поместиться внутри порфиринового кольца, которое вместо этого изгибается в купол с Fe.²⁺ ion примерно на 55 пикометров выше. В этой конфигурации шестой координационный центр, зарезервированный для кислорода, заблокирован другим остатком гистидина.^[139]

Когда дезоксигемоглобин захватывает молекулу кислорода, этот остаток гистидина удаляется и возвращается, как только кислород надежно присоединяется, чтобы сформировать водородная связь с этим. Это приводит к Fe²⁺ переключение иона на низкоспиновую конфигурацию, что приводит к уменьшению ионного радиуса на 20%, так что теперь он может поместиться в порфириновое кольцо, которое становится плоским.^[139] (Кроме того, эта водородная связь приводит к наклону молекулы кислорода, в результате чего валентный угол Fe – O – O составляет около 120 °, что позволяет избежать образования Fe – O – Fe или Fe – O₂–Fe мостики, которые привели бы к переносу электрона, окислению Fe²⁺ в Fe³⁺(и разрушение гемоглобина). Это приводит к перемещению всех белковых цепей, что приводит к изменению формы других субъединиц гемоглобина на форму с большим сродством к кислороду. Таким образом, когда дезоксигемоглобин поглощает кислород, его сродство к большему количеству кислорода увеличивается, и наоборот.^[139] Миоглобин, с другой стороны, содержит только одну гемовую группу, и, следовательно, этот кооперативный эффект не может возникнуть. Таким образом, хотя гемоглобин почти насыщен кислородом при высоких парциальных давлениях кислорода в легких, его сродство к кислороду намного ниже, чем у миоглобина, который насыщает кислородом даже при низких парциальных давлениях кислорода в мышечной ткани.^[139] Как описано в Эффект Бора (названный в честь Кристиан Бор, отец Нильс Бор ) сродство гемоглобина к кислороду уменьшается в присутствии диоксида углерода.^[139]

Гемовая единица человека карбоксигемоглобин, показывая карбонильный лиганд в апикальном положении, транс к остатку гистидина.^[150]

Монооксид углерода и трифторид фосфора ядовиты для людей, потому что они связываются с гемоглобином так же, как с кислородом, но с гораздо большей силой, так что кислород больше не может транспортироваться по телу. Гемоглобин, связанный с оксидом углерода, известен как карбоксигемоглобин. Этот эффект также играет незначительную роль в токсичности цианид, но главный эффект заключается в его вмешательстве в правильное функционирование белка-транспортера электронов цитохрома а.^[139] Белки цитохрома также включают гемовые группы и участвуют в метаболическом окислении глюкозы кислородом. В этом случае шестой координационный центр занимает либо другой имидазольный азот, либо метионин серы, так что эти белки в значительной степени инертны по отношению к кислороду - за исключением цитохрома а, который непосредственно связывается с кислородом и поэтому очень легко отравляется цианидом.^[139] Здесь перенос электрона происходит, когда железо остается в низком спине, но изменяется между состояниями окисления +2 и +3. Поскольку потенциал восстановления на каждом этапе немного больше, чем на предыдущем, энергия высвобождается постепенно и, таким образом, может храниться в аденозинтрифосфат. Цитохром а немного отличается, так как он находится на митохондриальной мембране, непосредственно связывается с кислородом и переносит протоны, а также электроны, следующим образом:^[139]

4 Cytc²⁺ + O₂ + 8H⁺
_внутри → 4 Cytc³⁺ + 2 часа₂O + 4H⁺
_{за пределами}

Хотя гемовые белки являются наиболее важным классом железосодержащих белков, железо-серные белки также очень важны, так как участвуют в переносе электронов, что возможно, поскольку железо может стабильно существовать в степенях окисления +2 или +3. Они имеют один, два, четыре или восемь атомов железа, каждый из которых приблизительно тетраэдрически координирован с четырьмя атомами серы; из-за этой тетраэдрической координации в них всегда есть высокоспиновое железо. Самым простым из таких составов является рубредоксин, в котором только один атом железа координирован с четырьмя атомами серы из цистеин остатки в окружающих пептидных цепях. Другой важный класс железо-серных белков - это ферредоксины, которые имеют несколько атомов железа. Трансферрин не принадлежит ни к одному из этих классов.^[139]

Способность моря моллюски удерживать их на скалах в океане облегчается их использование металлоорганический связи на основе железа в их богатых белком кутикула. На основе синтетических реплик присутствие железа в этих структурах увеличилось. модуль упругости 770 раз, предел прочности 58 раз и стойкость 92 раза. Количество стресса, необходимого для их постоянного повреждения, увеличилось в 76 раз.^[151]

Питание

Рацион питания

Железо широко распространено, но особенно богатые источники пищевого железа включают: красное мясо, устрицы, чечевица, бобы, домашняя птица, рыбы, листовые овощи, кресс-салат, тофу, нут, спаржевая фасоль, и черная патока.^[5] Хлеб и Хлопья на завтрак иногда специально обогащены железом.^[5][152]

Утюг предоставлен пищевые добавки часто встречается как фумарат железа (II), несмотря на то что сульфат железа (II) дешевле и одинаково хорошо усваивается.^[135] Элементарное железо, или восстановленное железо, несмотря на то, что абсорбируется на уровне от одной трети до двух третей эффективности (по сравнению с сульфатом железа),^[153] часто добавляют в такие продукты, как хлопья для завтрака или обогащенную пшеничную муку. Железо наиболее доступно для организма, когда хелатный к аминокислотам^[154] а также доступен для использования как обычный добавка железа. Глицин, наименее дорогая аминокислота, чаще всего используется для производства добавок глицината железа.^[155]

Диетические рекомендации

Институт медицины США (IOM) обновил ориентировочные средние потребности (EAR) и рекомендуемые диетические нормы (RDA) для железа в 2001 году.^[5] В настоящее время EAR для женщин в возрасте 14–18 лет составляет 7,9 мг / день, 8,1 мг для возраста 19–50 лет и 5,0 мг в последующий период (после менопаузы). Для мужчин EAR составляет 6,0 мг / день в возрасте от 19 лет и старше. Рекомендуемая суточная норма составляет 15,0 мг / день для женщин в возрасте 15–18 лет, 18,0 мг для женщин 19–50 лет и 8,0 в последующем. Для мужчин: 8,0 мг / день в возрасте от 19 лет и старше. RDA выше, чем EAR, чтобы определить суммы, которые покроют людей с потребностями выше среднего. Рекомендуемая суточная суточная норма для беременности составляет 27 мг / день, а при кормлении грудью - 9 мг / день.^[5] Для детей в возрасте 1-3 лет - 7 мг / день, 10 - в возрасте 4-8 лет и 8 - в возрасте 9-13 лет. Что касается безопасности, МОМ также устанавливает Допустимые верхние уровни потребления (UL) для витаминов и минералов, когда доказательств достаточно. В случае железа верхний предел установлен на уровне 45 мг / день. В совокупности EAR, RDA и UL именуются Рекомендуемая диета.^[156]

В Европейское агентство по безопасности пищевых продуктов (EFSA) относится к совокупному набору информации как диетические контрольные значения, с контрольным потреблением населения (PRI) вместо RDA и средним потреблением вместо EAR. AI и UL определены так же, как в США. Для женщин в возрасте 15-17 лет PRI составляет 13 мг / день, для женщин в возрасте 18 лет и старше в пременопаузе и 11 мг / день в постменопаузе - 16 мг / день. При беременности и кормлении грудью - 16 мг / сут. Для мужчин PRI составляет 11 мг / день в возрасте от 15 лет и старше. Для детей в возрасте от 1 до 14 лет PRI увеличивается с 7 до 11 мг / день. PRI выше, чем RDA в США, за исключением беременности.^[157] EFSA рассмотрело тот же вопрос безопасности, не установив UL.^[158]

Младенцам могут потребоваться добавки железа, если они получают коровье молоко из бутылочки.^[159] Частый доноры крови подвержены риску низкого уровня железа, и им часто советуют увеличить потребление железа.^[160]

Для целей маркировки пищевых продуктов и пищевых добавок в США количество в порции выражается в процентах от дневной нормы (% DV). Для целей маркировки железа 100% дневной нормы составляло 18 мг, и по состоянию на 27 мая 2016 г.^{[Обновить]} не изменилась и составила 18 мг.^[161][162] Соблюдение обновленных правил маркировки требовалось к 1 января 2020 года для производителей с годовым объемом продаж продуктов питания 10 миллионов долларов США и более и к 1 января 2021 года для производителей с годовым объемом продаж продуктов питания менее 10 миллионов долларов США.^{[163][164][165]} В течение первых шести месяцев после даты соответствия 1 января 2020 года FDA планирует сотрудничать с производителями, чтобы соответствовать новым требованиям к этикеткам Nutrition Facts, и не будет сосредоточиваться на принудительных мерах в отношении этих требований в течение этого времени.^[163] Таблица старых и новых дневных значений для взрослых представлена ​​на сайте Эталонное суточное потребление.

Дефицит

Дефицит железа - самый распространенный недостаток питания в мире.^{[5][166][167][168]} Когда потеря железа не компенсируется адекватным потреблением железа с пищей, состояние скрытый дефицит железа происходит, что со временем приводит к железодефицитная анемия при отсутствии лечения, который характеризуется недостаточным количеством эритроцитов и недостаточным количеством гемоглобина.^[169] Дети, пременопаузальный Наиболее подвержены заболеванию женщины (женщины детородного возраста) и люди с плохим питанием. В большинстве случаев железодефицитная анемия протекает в легкой форме, но, если ее не лечить, она может вызвать такие проблемы, как быстрое или нерегулярное сердцебиение, осложнения во время беременности и задержку роста у младенцев и детей.^[170]

Избыток

Поглощение железа строго регулируется человеческим телом, у которого нет регулируемых физиологических средств выделения железа. Ежедневно теряется лишь небольшое количество железа из-за слущивания эпителиальных клеток слизистых оболочек и кожи, поэтому контроль уровня железа в первую очередь достигается за счет регулирования поглощения.^[171] Регуляция усвоения железа у некоторых людей нарушена в результате генетический дефект который отображается в области гена HLA-H на хромосома 6 и приводит к аномально низкому уровню гепсидин, ключевой регулятор поступления железа в систему кровообращения у млекопитающих.^[172] У этих людей чрезмерное потребление железа может привести к нарушения перегрузки железом, известный в медицине как гемохроматоз.^[5] Многие люди имеют недиагностированную генетическую предрасположенность к перегрузке железом и не знают семейного анамнеза этой проблемы. По этой причине людям не следует принимать добавки железа, если они не страдают от недостаток железа и обратились к врачу. Гемохроматоз считается причиной от 0,3 до 0,8% всех болезней обмена веществ у кавказцев.^[173]

Передозировка проглоченного железа может вызвать чрезмерный уровень свободного железа в крови. Высокий уровень свободного двухвалентного железа в крови реагирует с перекиси производить высокореактивные свободные радикалы это может повредить ДНК, белки, липиды, и другие клеточные компоненты. Токсичность железа возникает, когда клетка содержит свободное железо, что обычно возникает, когда уровень железа превышает доступность трансферрин связать утюг. Повреждение клеток желудочно-кишечный тракт может также помешать им регулировать всасывание железа, что приведет к дальнейшему повышению уровня в крови. Железо обычно повреждает клетки в сердце, печень и в других местах, вызывая побочные эффекты, в том числе кома, Метаболический ацидоз, шок, отказ печени, коагулопатия, респираторный дистресс-синдром у взрослых, длительное повреждение органов и даже смерть.^[174] Люди испытывают отравление железом, когда содержание железа превышает 20 миллиграммов на каждый килограмм массы тела; 60 миллиграммов на килограмм считается смертельная доза.^[175] Чрезмерное потребление железа, часто в результате употребления детьми большого количества сульфат железа Таблетки, предназначенные для употребления взрослыми, являются одной из наиболее частых токсикологических причин смерти детей до шести лет.^[175] В Рекомендуемая диета (DRI) устанавливает максимально допустимый уровень потребления (UL) для взрослых на уровне 45 мг / день. Для детей до четырнадцати лет UL составляет 40 мг / день.^[176]

Медикаментозное лечение отравления железом сложно и может включать использование специфических хелатирующий агент позвонил дефероксамин связать и изгнать лишнее железо из организма.^{[174][177][178]}

Рак

Роль железа в защите от рака может быть описана как «палка о двух концах» из-за его повсеместного присутствия в непатологических процессах.^[179] Люди, имеющие химиотерапия может развиться дефицит железа и анемия, для которого внутривенный терапия железом используется для восстановления уровня железа.^[180] Перегрузка железом, которая может возникнуть из-за большого потребления красного мяса,^[5] может инициировать опухоль рост и повышение предрасположенности к развитию рака,^[180] особенно для колоректальный рак.^[5]

Смотрите также

• Эль-Мутун в Боливии, где находится 10% доступной в мире железной руды
• Наночастица железа
• Железо-платиновые наночастицы
• Удобрение железом - предложено удобрение океанов для стимулирования фитопланктон рост
• Железоокисляющие бактерии
• Список стран по производству чугуна
• Пеллетирование - процесс создания железорудных окатышей
• Нержавеющее железо
• Стали
• Железный цикл

Рекомендации

Библиография

дальнейшее чтение

внешняя ссылка

• Это элементаль - железо
• Утюг в Периодическая таблица видео (Ноттингемский университет)
• Металлургия для неметаллургов
• Утюг Дж. Б. Калверт