Железо: интересные факты. Полезные ископаемые: Железные руды

Железо (обозначается химическим симво­лом Fe, произносится по-латыни как ferrum) - это серебристо-белый металл. Железо без примесей других элементов мягкое, гибкое и пластичное (его можно вытягивать в тонкую проволоку).

При комнатной температуре железо легко намагничивается. Однако его трудно на­магнитить в нагретом виде. Магнитные свойства железа исчезают при температу­ре около +800 °С.

В чистом природном состоянии железо встречается лишь в немногих местах на Зем­ле например на западе Гренландии. Беспри­месное железо иногда находят в метеоритах. Гораздо чаще железо встречается в виде хи­мических соединений. Железо извлекают из руд, содержащих такие минералы, как гема- тит, гетит, магнетит, сидерит и пирит.

Железо также является одной из составля­ющих гемоглобина, сложного белка, при­сутствующего в красных кровяных тельцах - эритроцитах. Эритроциты переносят кисло­род и углекислый газ в человеческом теле. Железо легко вступает в химические реак­ции. Оно, например, реагирует с галоге­нами (фтором, хлором, бромом, йодом), с серой, фосфором и углеродом.

Железо растворимо в большинстве разбавленных кислот. Оно может гореть в присутствии кислорода. При этом чистое железо используется для произ­водства оцинкованного листового прока­та и электромагнитов.

В медицине железосодержащие препараты назначают больным анемией (при слишком низком содержании эритроцитов в крови). При контакте с влажным воздухом железо окисляется до гидроксида (Fe2Os + Н20), красновато-коричневого слоистого веще­ства, которое также называют ржавчиной.

Железо можно ковать. Для этого его раска­ляют докрасна, а затем многократно расплю­щивают или сдавливают Этот процесс делает железо более прочным и износостойким.

Сталь представляет собой ковкий сплав же­леза (основа) с углеродом (при содержа­нии углерода 0,1 -1,5 %). У стали такие же химические свойства, как и у железа. Для улучшения механических свойств сталь обычно подвергают закалке. Для этого ее сначала нагревают докрасна, а потом опускают в холодную жидкость. Это прида­ет стали большую твердость (закаленная сталь). Сталь используется в качестве кон­струкционных материалов, в производстве инструментов, оружия. Существуют специ­альные сорта стали с особыми свойствами (нержавеющая, жаропрочная).

Чугун - это сплав железа (основа) с углеро­дом (2-5 %). Из-за повышенного содержа­ния углерода чугун, как правило, хрупок. В меньшем количестве чугун содержит по­сторонние примеси - кремний, серу, фос­фор и марганец. Из чугуна можно отливать различные изделия, такие как, например, сковородки или решетки ограждений. Чугун используется при выплавке стали.

Химия

ДРАГОЦЕННЫЙ МЕТАЛЛ. В «Географии» древнегреческого писателя Страбона упоминается о том, что африканские народы за один фунт железа отдавали десять фунтов золота . Извлеченное из древнескандинавских гробниц оружие также свидетельствует о драгоценности железа в прошлом - из него сделаны только острия мечей, а все остальные части - из бронзы.

Железо в метеорите

ОРУЖИЕ ИЗ МЕТЕОРИТОВ. С давних времен люди пытались использовать метеоритное железо , хотя сделать это было не просто. Бухарский эмир приказал своим лучшим оружейникам отковать ему меч из куска «небесного железа». Но сколько они ни старались, ничего не получалось. Оружейников казнили. Они погибли из-за того, что нагретый металл не поддавался ковке. Это характерно для никелистого метеоритного железа: оно куется только холодным, а при нагревании становится хрупким.

Несмотря на это, у властителя индийского княжества Джехангира в XVII в. были две сабли, кинжал и наконечник пики из метеоритного железа. Есть сведения, что из этого же материала были изготовлены шпаги Александра I и Боливара - героя Южной Америки.

САМОРОДНЫЙ ЧУГУН. Металлическое железо встречается не только в метеоритах. Еще в 1789 г. в «Словаре коммерческом» Василия Левшина о самородном железе писалось: «Так называется железо, совсем приготовленное природой в недрах земных и совсем очищенное от веществ посторонних настолько, что можно из него ковать без переплавки всякие вещи».

Крупное скопление самородного железа было найдено на южном берегу острова Диско у берегов Гренландии. Оно залегало здесь в извергнутом через пласты каменного угля базальте в виде блесток, зерен и иногда мощных глыб. В отличие от метеоритного железа, всегда содержащего сравнительно много никеля , самородное железо содержит не более 2% никеля, иногда до 0,3% кобальта , около 0,4% меди и до 0,1% платины . Обычно оно исключительно бедно углеродом . Однако возможно образование и самородного чугуна, например в результате контакта раскаленного углерода с железной рудой. В 1905 г. геолог А. А. Иностранцев обнаружил в районе острова Русского на Дальнем Востоке небольшие пластообразные скопления самородного чугуна, находящегося на глубине 30-40 м под скальными породами морского берега. В извлеченных образцах металла содержалось около 3,2% углерода.

УБИТ ИЗ-ЗА ЖЕЛЕЗА. В 1735 г. вогул Степан Чумпин нашел у горы Благодать большой кусок магнитного железняка и показал его горному технику И. Ярцеву. После осмотра месторождения Ярцев помчался с докладом в Екатеринбург. Эта поездка была самым настоящим бегством - по следу Ярцева скакали вооруженные стражники некоронованного короля Урала Демидова, который не допускал и мысли, что новые богатства минуют его. Ярцеву удалось уйти от погони. Первооткрыватели рудника получили вознаграждение от Горной канцелярии, но вскоре Степан Чумпин был убит. Убийца остался непойманным.

КРИСТАЛЛ ЧЕРНОВА. Знаменитый русский металлург Д. К. Чернов (1839-1921) собрал коллекцию кристаллов железа. Некоторые кристаллы, найденные им в стальных слитках, достигали длины 5 мм, большинство же не более 3 мм.

Главной ценностью коллекции был уникальный «кристалл Д. К. Чернова», описанный во многих учебниках по металловедению. Его нашел в груде стального лома шихтового двора подполковник морской артиллерии А. Г. Берсенев, служивший приемщиком на металлургическом заводе. Как удалось выяснить, кристалл вырос в 100-тонном слитке стали. Берсенев подарил его своему учителю Чернову. Чернов тщательно исследовал кристалл. Вес его оказался 3 кг 450 г, длина 39 см, химический состав: 0,78% углерода, 0,255% кремния , 1,055% марганца , 97,863% железа.

Железо в медицине

СТАЛЬНОЕ ВИНО. В старинных журналах можно найти рецепты различных «железных» лекарств. Так, в «Экономическом журнале» за 1783 г. сообщалось: «В некоторых случаях и болезнях и самое железо составляет весьма хорошее лекарство, и принимаются с пользой наимельчайшие оного опилки либо просто, либо обсахаренные». Там же перечисляются другие лекарства того времени: обсахаренное железо, железный снег, железная вода, стальное вино («виноградное кислое вино, как, например, рейнвейн, настоять с железными опилками и получится железное или стальное вино и вкупе весьма хорошее лекарство»).

МАГНИТНЫЕ ЛЕКАРСТВА. В 1835 г. «Журнал мануфактур и торговли», сообщая о товарах, присланных из Вены в Петербург, упоминает металлические намагниченные бруски как средство от зубной и головной боли. Бруски рекомендовалось носить на шее. «Этот способ лечения ныне в моде, - сообщалось в журнале, - и по отзывам врачей, заслуживающим вероятия, помогает весьма многим». В древности и в средние века магнит употребляли не только как наружное, но и как внутреннее. Гален считал магнит слабительным, Авиценна лечил им ипохондриков, Парацельс приготовлял «магнитную манну», Агрикола - магнитную соль, магнитное масло и даже магнитную эссенцию.

Химия железа

Вероятно, вы обратили внимание, что и статья, и заметки об элементе № 26 посвящены главным образом железу-металлу. Это и не удивительно: именно этим прежде всего железо интересно для пас. Но, отдавая должное главному металлу современной техники, нельзя забывать, что: элемент № 26 обладает значительной химической активностью, он образует множество соединений, проявляя обычно валентности 2+ и 3+ ; существуют соли железной кислоты H 2 FeO 4 , но в свободном состоянии эта кислота не получена, так же как и ее ангидрид - FeO 3 ; природное железо состоит из четырех стабильных изотопов с массовыми числами 54, 56, 57 и 58; железо - жизненно важный элемент ; в крови человека 14,5% ее веса приходится на долю гемоглобина - красного пигмента эритроцитов, в центре молекулы которого находится атом железа.

АЛЬФА, БЕТА, ГАММА, ДЕЛЬТА. Железо - полиморфный металл, оно кристаллизуется по-разному в зависимости от температуры. При обычных условиях железо существует в виде кристаллов с объемноцентрированной решеткой. Это привычное нам альфа-железо. При медленном его нагревании наблюдаются странные, на первый взгляд, температурные остановки: тепло продолжает поступать в металл, а температура его не повышается. Первая такая остановка для чистого железа будет при 769, вторая - при 910, третья - при 1401°С. Закон сохранения энергии при этом, конечно, не нарушается. «Исчезнувшее» тепло тратится на перестройки кристаллической решетки. Они сказываются на многих свойствах металла. При 769°С, когда альфа-железо превращается в бета-железо, оно утрачивает свои магнитные свойства. При 910°С происходит обычная перекристаллизация: объемноцентрированная решетка перестраивается в гранецентрированную (это гамма-железо). При 1401°С - последняя перестройка: решетка вновь становится объемноцентрированной, но уже с большими, чем у альфа-железа, размерами элементарных кристаллов. Эта разновидность называется дельта-железом. При охлаждении расплавленного железа те же перестройки происходят в обратном порядке.

Сегодня железо востребовано в различных сферах жизнедеятельности человека. Это прочный и практичный материал, который легко поддается обработке. Из железа создают опорные конструкции, технику и бытовые изделия. К сожалению, железо боится негативного влияния влаги, поэтому его поверхность покрывают специальным раствором или подвергают обработке. Далее предлагаем прочитать больше интересных и захватывающих фактов про железо, чтобы с пользой провести свободное время.

1. Железо - это металл серебристо-белого цвета.

2. В железе отсутствуют примеси, поэтому оно является довольно пластичным металлом.

3. Магнитными свойствами обладает этот металл.

4. Свои магнитные свойства железо теряет в нагретом виде.

5. Всего в несколько местах встречается этот металл в чистом виде.

6. В Гренландии можно найти залежи железа.

7. В состав гемоглобина входит железо.

8. В организме человека железо обеспечивает процессы газообмена.

9. Полностью растворяться в кислоте способен этот металл.

10. Оцинкованные листы производятся из чистого железа.

11. Для борьбы с анемией используют препараты с содержанием железа.

12. Чтобы сделать материал более прочным, железо сначала разжигают до красного цвета.

13. Сталь - это сплав углерода с железом.

14. Чугун - это еще один материал, который происходит от железа и углерода.

15. «С неба» попало в руки первому человеку железо.

16. Метеориты содержат довольно большое количество железа.

17. В 1920 году нашли самый железный метеорит.

18. С пищей поступает железо в организм человека и животных.

19. Яйца, печень и мясо имеют наибольшее содержание железа.

20. Из сплава железа состоит ядро нашей планеты.

21. На Луне было обнаружено железо в свободном виде.

22. В крапиве присутствует высокое содержание железа.

23. В Америке в военные годы заставляли обогащать муку железом для военных.

24. Примерно с 1000 до 450 гг. до н. э. продолжается железный век в Европе.

25. Железными изделиями имели право украшать себя только представители знати в Европе.

26. В древнем Риме из железа изготавливали кольца.

27. Во время археологических раскопок были найдены первые изделия из железа.

28. Метеоритное железо использовалось при изготовлении древних изделий.

29. Первые изделия из железа были найдены во II-III вв. до н.э. в Месопотамии.

30. В Азии распространилось производство железных изделий в середине II века до нашей эры.

31. Прыжок в производстве металлических приспособлений состоялся в XII-X вв. до н.э. в Передней Азии.

32. Железным веком называют период массового изделия предметов из железа.

33. Сыродутный метод был основным способом производства железа в древние времена.

34. Чтобы железо было более прочным, его дополнительно разжигали с углем.

35. Люди научились со временем развития железа изготовлять из него чугун.

36. Производство изделий из железа начало развиваться в Китае начиная с VIII века до нашей эры.

37. Вторым металлом после алюминия является железо за распространением в мире.

38. Более 4,65% составляет по массе в земной коре содержание химического элемента железа.

39. В своем составе железную руду содержит более 300 минералов.

40. До 70% может составлять содержание железа в промышленных рудах.

41. В большинстве разбавленных кислотах растворяется железная руда.

42. Для производства электромагнитных станций используется железо.

43. Легко намагничивается железо при комнатной температуре.

44. При температуре +800 градусов Цельсия теряются магнитные свойства железа.

45. Железо можно ковать.

46. Более износостойким делается железо в процессе ковки.

47. На три группы по происхождению делятся месторождения железной руды.

48. Железо может легко вступать в различные химические реакции.

49. С углеродом, фосфором или серой легко вступает в реакцию железо.

50. Железо способно окисляться при контакте с влажным воздухом.

51. Ковкий сплав железа представляет собой сталь.

52. Обычно сталь подвергают закалке для повышения механических свойств.

53. Такие же химические свойства у стали, как и у железа.

54. Для производства оружия и инструментов используется сталь.

55. Сплавом углерода и железа является чугун.

56. При выплавке стали используют чугун.

57. Со времени расселения арийских племен уже были известны изделия из железа.

58. Дороже чем золото в древности ценилось железо.

59. От лат. sidereus – звездный, происходит название природного карбоната железа.

60. В космосе на других планетах было найдено большое количество железной руды.

61. Под действием соленой воды железо быстрее ржавеет.

62. Железо боится воздействия воды и других негативных факторов внешней среды.

63. Шестым распространенным металлом в мире является именно железо.

64. В оправу из золота в древности помещались изделия из железа.

65. Еще со второго тысячелетия до нашей эры производилось железо в Египте.

66. Самым крепким считалось прежде железо всех известных металлов.

67. В Азии и Европе в начале нашей эры уже производили изделия из железа.

68. Очень редким и дорогим было, когда-то метеоритное железо.

69. Из чистого железа сделана древняя колонна в Индии.

70. Человек начинает болеть, если в организме не хватает железа.

71. Яблоки и печень богаты на содержание железа.

72. Железо необходимо для нормальной жизни всех живых существ на земле.

73. В современном мире железо широко используется для создания предметов быта.

74. С помощью железа производилось оружие, которое помогало в ожесточенных боях.

75. Достаточно большое количество железа в организме может привести к возникновению заболевания.

76. В гранате содержится достаточное количество железа для суточной нормы человека.

77. Без железа не может прожить ни один живой организм.

78. В современном мире существует большое количество поговорок о железе.

79. Большинство мостов в мире сделано из железа.

80. В состав современных металлических конструкций входит железо.

81. Существовало такое время, когда за железом охотились почти все жители земли с целью наживы.

82. Подковы для лошади делают из железа.

83. В древние времена считался самым счастливым оберегом из железа.

84. В Западной Азии был изобретен способ создания железа.

85. Железный век пришел на смену Бронзовому периоду в Греции.

86. С помощью древесного угля создают железо.

87. Специальный процесс для плавки железа был изобретен в 20 веке.

88. В виде двух кристаллических решеток может существовать железо.

89. Электролизом водных растворов его солей получают незначительное количество железа.

90. В настоящее время слово «железо» стало широко использовать в различных афоризмах.

92. На основе железа создаются материалы, которые выдерживают высокие температуры.

93. В древней Индии широко использовалось железо.

94. Пищей для крови и иммунитета является пища богата на содержания железа.

95. С физиологическими возможностями и возрастом человека меняется потребность организма в железе.

96. Температура плавления железа составляет 1535 градусов Цельсия.

97. Основные лекарственные препараты в своем составе содержат железо.

98. Через грудное молоко происходит наибольшее всасывание железа в организм ребенка.

99. Даже цыплята болеют анемией, при недостаточном количестве железа.

100. Различные болезни желудка провоцирует отсутствие в организме железа.

Железо (обозначается химическим симво­лом Fe, произносится по-латыни как ferrum) - это серебристо-белый металл. Железо без примесей других элементов мягкое, гибкое и пластичное (его можно вытягивать в тонкую проволоку).

При комнатной температуре железо легко намагничивается. Однако его трудно на­магнитить в нагретом виде. Магнитные свойства железа исчезают при температу­ре около +800 °С.

В чистом природном состоянии железо встречается лишь в немногих местах на Зем­ле например на западе Гренландии. Беспри­месное железо иногда находят в метеоритах. Гораздо чаще железо встречается в виде хи­мических соединений. Железо извлекают из руд, содержащих такие минералы, как гема- тит, гетит, магнетит, сидерит и пирит.

Железо также является одной из составля­ющих гемоглобина, сложного белка, при­сутствующего в красных кровяных тельцах - эритроцитах. Эритроциты переносят кисло­род и углекислый газ в человеческом теле.
Железо легко вступает в химические реак­ции. Оно, например, реагирует с галоге­нами (фтором, хлором, бромом, йодом), с серой, фосфором и углеродом.

Железо растворимо в большинстве разбавленных кислот. Оно может гореть в присутствии кислорода. При этом чистое железо используется для произ­водства оцинкованного листового прока­та и электромагнитов.

В медицине железосодержащие препараты назначают больным анемией (при слишком низком содержании эритроцитов в крови). При контакте с влажным воздухом железо окисляется до гидроксида (Fe2Os + Н20), красновато-коричневого слоистого веще­ства, которое также называют ржавчиной.

Железо можно ковать. Для этого его раска­ляют докрасна, а затем многократно расплю­щивают или сдавливают Этот процесс делает железо более прочным и износостойким.

Сталь представляет собой ковкий сплав же­леза (основа) с углеродом (при содержа­нии углерода 0,1 -1,5 %). У стали такие же химические свойства, как и у железа. Для улучшения механических свойств сталь обычно подвергают закалке. Для этого ее сначала нагревают докрасна, а потом опускают в холодную жидкость. Это прида­ет стали большую твердость (закаленная сталь). Сталь используется в качестве кон­струкционных материалов, в производстве инструментов, оружия. Существуют специ­альные сорта стали с особыми свойствами (нержавеющая, жаропрочная).

Чугун - это сплав железа (основа) с углеро­дом (2-5 %). Из-за повышенного содержа­ния углерода чугун, как правило, хрупок. В меньшем количестве чугун содержит по­сторонние примеси - кремний, серу, фос­фор и марганец. Из чугуна можно отливать различные изделия, такие как, например, сковородки или решетки ограждений. Чугун используется при выплавке стали.

Легирование меди железом

Низведенное железо

Слово "также", упоминаемое в тексте аята "Мы также низвели железо " , указывает, что и другие элементы, не только железо , были низведены на Землю из космоса. Кроме того, если рассмотреть особое упоминание железа в данном аяте в свете открытий, сделанных наукой в конце 20-го века, смысл аята приводит нас к очень интересному заключению. Известный микробиолог Майкл Дентон в своей книге “Предназначение природы” приводит такой комментарий:

“Среди всех металлов железо является самым жизненно необходимым и важным для человека . Накопление железа в ядре звезды провоцирует взрыв сверхновой и, таким образом, дает возможность распространяться по всей Вселенной атомам железа , необходимым для жизни. Температура, которую формировали атомы железа , и сила гравитации внутри ядра на первоначальной стадии формирования Земли стали причиной химических изменений Земли и в результате обеспечили предпосылки для развития атмосферы и гидросферы. Расплавленное железо , находящееся внутри ядра Земли, исполняет функцию мощнейшего магнита и формирует магнитный пояс Земли. Благодаря этому поясу формируются высокоэнергетичные пояса Ван Аллена, которые защищают Землю от воздействия испепеляющей космической радиации и от разрушения озонового слоя Земли под воздействием космических лучей...

Если бы не существовало атомов железа , то невозможно было бы само возникновение углеродной основы жизни, не было бы сверхновых звезд, Земля не достигла бы той температуры, что существовала на первоначальном этапе ее формирования, не было бы атмосферы и гидросферы, не было бы защитного магнитного пояса, радиационных поясов Ван Аллена, не существовало бы озонового слоя, не было бы никаких металлов (которые составляют гемоглобин крови человека), не сформировались бы металлы, которые могли бы снизить реактивность кислорода, не происходило бы никаких обменных процессов, способных сопротивляться окислению.

Математический феномен железа

См. также

Примечания

Литература

• Энциклопедический словарь юного физика. М., 1984, 1991