Железо как химический элемент кто нашел

Обновлено: 23.05.2023

Крупнейшим достижением человечества, вызвавшим бурный рост производительных сил, явилось получение и применение железа. Железо окончательно вытеснило каменные орудия, чего не могли сделать ни медь, ни бронза. В чем же заключались преимущества железных орудий труда перед орудиями труда из камня и бронзы?

Когда появилось железо?

В Китае железо было известно уже в 2357 году до н.э., а в Египте — в 2800 году до н.э., хотя в Египте еще в 1600 г. до н.э. на железо смотрели как на диковину. В эти времена оно еще не получило широкого распространения. Железный век в Европе начался приблизительно за 1000 лет до н.э., когда на берега Средиземного моря проникло искусство получения железа.

Правда, следует отметить, что с чистым железом люди познакомились еще в эпоху энеолита, однако никакого практического значения этот факт тогда не имел. Дело в том, что в чистом виде железо в природе встречается в метеоритах. Эти падающие с неба куски металла стали предметом культа у некоторых народов: они встречаются при раскопках ряда стоянок.

Как добывали железо в древности?

В отличие от меди и олова, железо в древности добывалось повсюду из озерных, болотистых, луговых и других руд, которые в настоящее время уже не имеют большого практического значения.

Сыродутный способ получения железа

Одним из величайших изобретений человечества был сыродутный процесс получения железа. При этом процессе восстановление железа из руды достигается при температуре 900°. Для получения железа сыродутным способом:

• руда дробилась и затем обжигалась на открытом огне;
• после этого в ямах или небольших глиняных печах производилось восстановление металла.

Для восстановления металла в горн добавлялся древесный уголь и нагнетался воздух.

В результате процесса на дне глиняной печи образовывалась так называемая крица — комок пористого тестообразного и сильно загрязненного железа весом от 1 до 8 кг, который затем было необходимо подвергать многократной горячей проковке. После этого из нее изготавливали различные орудия труда и оружие.

Изобретение кожаных мехов

Кожаные меха, которыми нагнетался воздух в горны, были изобретены для ускорения плавки меди. Для сыродутного процесса кожаные меха стали совершенно необходимы, без них люди не смогли бы получать железо.

Впервые усовершенствованная искусственная воздуходувка появилась в Египте около 1580 г. до н.э.

Кричное железо

Кричное железо, которое получалось в результате сыродутного процесса, отличалось мягкостью, однако еще в древности был открыт способ получения более твердого металла. Для этого применялось сваривание, а также закалка железных изделий или их цементация.

Способ получения сварного железа, а также методы поверхностной закалки, по-видимому, были впервые применены в 1400 г. до н.э. в Армении, в небольшом местечке Шохдок-Карадаг, расположенном к северо-востоку от горы Арарат.

Здесь имелись богатые залежи железных руд, так называемых гематитов, а также запасы топлива в виде обширных лесных массивов. Жители этого района начали выплавлять железо, основываясь на опыте разработки и плавки медных руд.

Выплавляемое в Закавказье железо шло в Месопотамскую долину, в Шумерийское государство, в страны, расположенные в Передней Азии, а оттуда — и в Египет.

Несколько позже возникли и другие центры выделки железа. Стремление иметь более прочные орудия труда и оружие привело к открытию метода производства стали. Уже в античном мире начиная с первой половины I тысячелетия до н.э. сталь широко использовалась для изготовления орудий труда и оружия.

Применение железа в древности

Железо очень скоро проникло во все области производства, быта и военного дела, так как улучшение способов выплавки сделало его дешевым металлом. Оно в буквальном смысле произвело переворот во всех областях производства.

Распространение железа оказало влияние и на такие отрасли хозяйства, как рыболовство, охота и др. Важную роль железо сыграло и в изменении методов обработки дерева. Дерево в древности являлось основным материалом для строительства домов, сооружения средств передвижения по суше и воде, изготовления разнообразной утвари и т. д. Поэтому усовершенствование методов обработки дерева при помощи железных инструментов позволило поднять производительность труда в строительном деле.

Роль железа в земледелии

Овладение железом способствовало развитию земледелия. Железный топор и соха с железным лемехом способствовали расширению обработки земли. Железные орудия обеспечили обработку полей не только в безлесных, но и в лесных местах, где приходилось предварительно вырубать деревья.

Вместе с распространением железа земледелие превратилось в важную отрасль производства. Развитие земледелия отразилось и на характере скотоводства, которое либо превратилось в дополнение к земледелию, либо развивалось в самостоятельную отрасль — кочевое скотоводство.

Железо в организме человека. Пожалуй, каждому известен 26-ой элемент таблицы Менделеева. Речь идет о железе, изделия из которого мы постоянно используем в быту. Этот ковкий, вязкий металл входит в состав различных сплавов. Кроме того железо – важный микроэлемент, участвующий во многих биохимических процессах. В частности, он является частью гемоглобина и входит в состав эритроцитов, красных кровяных клеток, которые придают крови алый цвет. Можно с уверенностью сказать, что без эритроцитов жизнь была бы невозможна. Они участвуют в кислородном обмене: переносят кислород и углекислый газ. Прочитав статью, вы узнаете, какую роль в организме выполняет железо. Также мы расскажем легенду о кольце, которое решил изготовить один французский ученый.

История открытия железа

История открытия железа уходит корнями далеко в прошлое. В природе оно встречается довольно часто, занимая второе место по распространённости среди микроэлементов. По мнению ученых, первое железо, которое обнаружил человек, было метеоритного происхождения. А первые исторические сведения о нем появились около 5000 лет назад. На тот период времени железо было одним из самых дорогих металлов и ценилось дороже золота. Кузнецы даже вставляли украшения из железа в золотую оправу. Прошли годы, и оно перестало считаться драгоценным металлом, войдя в наш повседневный обиход.

Следующим шагом к изучению свойств этого минерала стало изобретение горна. Считается, что первые доменные печи с горном появились в Китае в 4 веке. Эти сооружения были с открытым верхом, а изнутри выполнены из огнеупорного материала. Таким образом люди научились получать железо относительно хорошего качества. Эти данные подтверждают данные археологических раскопок.

Много веков спустя французский исследователь Франсуа Мари Рауль, в середине 19 века обнаружил железо в крови человека. Существует печальная легенда о кольце, которое решил изготовить его ученик для своей возлюбленной. В качестве материала он решил использовать собственную кровь, а точнее содержащееся в ней железо. Этот эксперимент закончился плачевно – юноша скончался от малокровия. К сожалению, пылкий юноша не знал, что в организме взрослого человека содержится всего 3-4 грамма железа.

Пластичный и ковкий металл:
химические свойства железа

Итак, перечислим основные химические свойства железа. У этого минерала хорошая пластичность, температура плавления – 1530 градусов Цельсия. Он легко поддается ковке, имеет хорошие электро- и теплопроводимость. В отличие от других металлов обладает магнитными свойствами. После взаимодействия с кислородом на поверхности образуется защитная пленка. Если в воздухе содержится влага, то железо окисляется. В результате этого процесса на его поверхности оседает ржавчина. Кроме того железо растворяется в некоторых кислотах.

Роль железа в организме человека

Несмотря на то, что в нашем организме содержится очень небольшое количество этого минерала, роль железа в организме человека очень велика. Большая часть от общего объема содержится в гемоглобине, около 20% – откладывается в депо, которые находятся в печени, селезёнке, костном мозге и мышцах. Примерно такое же количество вещества принимает участие в синтезе клеточных ферментов. Основная функция железа в нашем организме – участие в процессе кроветворения, также оно незаменимый компонент иммунобиологических процессов, необходимо для кислородного обмена. Железо необходимо для синтеза гемоглобина, который транспортирует кислород от лёгких к тканям и органам. Оптимальный уровень минерала в организме – это залог здоровья кожных покровов, а также защита от чрезмерного утомления и сонливости.

У данного вещества есть и другие функции в нашем организме:

• важнейший микроэлемент, который обеспечивает клеточное дыхание;
• регулирует клеточный и системный метаболический процесс;
• борется с продуктами перекисного окисления;
• участвует в передаче нервных импульсов;
• способствует нормальному функционированию щитовидной железы;
• обеспечивает оптимальную работу мозга;
• имеет иммуномодулирующее свойство.

Недостаток железа
в организме человека

Недостаток железа в организме человека выражается в первую очередь анемией. Это состояние возникает по разным причинам, встречается чаще всего у детей, беременных женщин и пожилых людей. У детей нехватка этого минерала связана с быстрым ростом, у беременных во время вынашивания ребёнка увеличивается потребность в железе. В преклонном возрасте этот элемент плохо усваивается.

Также причинами дефицита железа в организме могут быть и другие факторы:

• неправильное питание;
• травмы или ранения с большими кровопотерями;
• плохая усвояемость в результате нехватки витаминов С и В12;
• заболевания ЖКТ, которые мешают нормальному усвоению железа;
• гормональный дисбаланс.

Дефицит железа проявляется в виде хронической усталости, слабости, головных болей, пониженного давления. Такие симптомы даёт кислородное голодание организма. Если анемия прогрессирует, то появляется чрезмерная бледность кожи, снижается иммунитет, может появиться сухость во рту, а так же ломкость ногтей и волос и шелушение кожи.

В настоящее время ученые пришли к выводу, что с помощью диетотерапии устранить дефицит железа невозможно. Поэтому необходимо применять препараты, содержащие данный микроэлемент. Также для восполнения недостатка железа в организме можно применять различные витаминные комплексы.

Переизбыток железа в организме

Переизбыток железа в организме встречается очень редко. Причиной ему могут быть различные заболевания, связанные с нарушением обмена веществ, бесконтрольный приём препаратов железа, алкоголизм. Последствиями передозировки минерала могут стать нарушения в работе головного мозга, печени, почек.

Какие проявления избытка железа в организме:

• оттенок кожи желтоватого цвета,
• увеличенная печень,
• нарушение сердечного ритма,
• появление тошноты,
• боли в желудке,
• потеря веса.

Надо сказать, что токсическая доза железа для человека примерно 200 мг, а разовое употребление 7 грамм и более приводит к летальному исходу.

Какие продукты богаты железом

Для того что бы избежать железистой анемии (недостаток железа) нужно знать, какие продукты богаты железом.

Мясные продукты:

• печень;
• крольчатина;
• почки говяжьи;
• баранина.

Хочется отметить, что в продуктах растительного происхождения, железа содержится не так много, но пренебрегать ими не стоит. Вот список злаков, овощей, фруктов и ягод, наиболее богатых этим минералом:

• плоды шиповника;
• пшено;
• чечевица;
• манка;
• гречка;
• геркулес;
• курага;
• изюм;
• орехи;
• сливовый сок;
• тыквенные семечки;
• морская капуста;
• шпинат;
• груша;
• хурма;
• черника.

В молочных продуктах железа содержится чуть меньше. Чтобы железо усваивалось лучше, рекомендуется употреблять мясные продукты вместе с растительными. Особенно важно получать с пищей витамины С и В12, способствующие усвоению этого минерала. Для поддержания здоровья нашего организма, суточная норма потребления железа должна составлять:

• для мужчин – 10мг железа;
• для женщин – 15-20мг железа;
• для детей, в зависимости от возраста и массы тела от 4-18 мг;
• для беременных и кормящих женщин – 33-38 мг.

Железо в спорте

Железо в спорте и спортивной фармакологии применяется повсеместно, так как любые активные тренировки снижают уровень этого минерала в организме. Так происходит из-за физического напряжения и повреждения мышц продуктами распада. О том, что основной функцией железа является соединение белков для синтеза гемоглобина, пожалуй, известно всем. А вот о том, что этот минерал необходим для синтеза миоглобина, который содержится только в мышцах, известно далеко не многим. Миоглобин осуществляет транспортировку кислорода к мышечным клеткам, необходим для химических реакций, которые способствуют сокращению мышц.

Во время выполнения аэробных упражнений, занятий бегом или аэробикой (где идёт нагрузка на ноги) происходит увеличение потери железа. В группу риска попадают женщины, занимающиеся более 3 часов в неделю. Понижение уровня железа в организме снижает мышечную активность. Бегуны-марафонцы применяют препараты железа, чтобы улучшить кровоснабжение тканей, тем самым увеличивая выносливость и работоспособность. Благодаря этому они сохраняют силы на прохождение всей дистанции. Культуристы и тяжелоатлеты часто надрывают и заново восстанавливают повреждённую мышечную ткань. Эти процессы требуют дополнительного количества железа.

Причины снижения уровня железа

Одной из причин снижения уровня железа в организме может стать его малое содержание в пище. Например, если женщине-спортсменке требуется увеличить количество потребляемого железа в сутки на 18мг, а из-за неправильно составленного рациона она получает 12мг минерала, то у неё возникает анемия.

Чтобы восстановить недостаток этого минерала в организме, нужно обязательно включить в рацион говяжье мясо и печень. Хорошим дополнением будут овощи и зелень, богатые витаминами С и В12.

Если вы подозреваете у себя недостаток железа, не торопитесь принимать фармацевтические препараты. Лучше сначала лучше проконсультируйтесь с врачом или диетологом, специализирующимся в спортивной фармакологии. Применяйте лекарственные средства только по рекомендации специалиста. Соблюдая эти несложные правила, вы сможете сохранить здоровье на долгие годы.

Железо по распространенности в природе занимает второе место среди металлов, проигрывая лишь алюминию. Самородное железо в природе практически не встречается. Предположительно, что железо, которое попало впервые в руки человека, было метеоритного происхождения. Железо является относительно активным металлом и под воздействием внешних условий окисляется, покрываясь ржавчиной, то есть подвергалось коррозии. Поэтому, хотя человек использует железо с древний времен, изделия из него встречаютсч крайне редко. В течении многих веков они просто превратились в в ржавчину. Первым упоминания об использовании железа около пяти тысяч лет. Железо в те времена было очень дорогим, ценилось оно дороже золота, первого металла, который стал использовать человек. Изделия из железа, как это не порадоксально помещались в оправу из золота.
С самородными металлами народы, населяющие все континенты, познакомились почти в одно и то же время. С железом же происходило знакомство иначе и оно растянулось на более длинные исторические промежутки времени.

Посмотрим на исторические факты. В Египте железо получали еще во втором тысячелетии до нашей эры, в Лревней Греции-в конце II тясячелетия, в Китае-в середине первого тысячелетия до нашей эры. А на американском континенте лишь с приходом европейцев. Чем это объясняется? В государствах, где запасы самородных металлов, в первую очередь меди и олова, были невелики, у людей возникала необходимость поиска новых металлов, чтобы заменить самородные.

Выплавка чугуна

В Америке находились крупнейшие месторождения меди, поэтому потребности в других металлах не было. А вот африканские племена перешагнули через медный век, минуя его, к железному веку. С увеличением численности населения, с занятием людьми новых территорий. Выработка железа неуклонно росла, и оно перешло из ранга драгоценных металлов в обычные.
Из известных тогда металлов железо было самым прочным. Из него изготавливали различные орудия труда, оружие, инструменты. В начале нашей эпохи железо уже производили в Европе и в Азии. Лучшими металлургами были индийцы.

Как же развивались способы получения железа? Первоначально человек использовал метеоритное железо, но оно было очень редким и очень дорогим. Затем стали получать нагреванием руд с углем, делая это на хорошо продуваемых ветром местах. Но, полученное таким способом железо было губчатым, с большим содержанием шлаков и хрупким. Важнейшим шагом в технологии получения железа стало появление горна, который был открыт свержу и обложен изнутри огнеупорными материалами. Используя данный способ получалоь относительно качественное железо, о чем говорят раскопки, произведенные археологами в Сирии на месте древних городов.

Далее, люди заметили, что из чугуна, который они считали отходами, можно получит качественный металл, при этом требовалось значительно меньше угля и качество металла было значительно лучше.
Первые плавильные печи появились к концу пятнадцатого века. В них получали только чугун. В 1885 году был предложен способ производства стали, который называется конверторным. Примерно в это же время был внедрен и мартеновский способ получения стали. При выплавке стали в мартеновских печах, получалась очень высококачественная сталь, практически свободная от шлаков.

Железо англ. Iron, франц. Fer, нем. Eisen) — один из семи металлов древности. Весьма вероятно, что человек познакомился с железом метеоритного происхождения раньше, чем с другими металлами. Метеоритное железо обычно легко отличить от земного, так как в нем почти всегда содержится от 5 до 30% никеля, чаще всего — 7-8%. С древнейших времен железо получали из руд, залегающих почти повсеместно. Наиболее распространенны руды гематита (Fe₂O₃,), бурого железняка (2Fe₂O₃, ЗН₂О) и его разновидностей (болотная руда, сидерит, или шпатовое железо FeCO,), магнетита (Fe₃0₄) и некоторые другие. Все эти руды при нагревании с углем легко восстанавливаются при сравнительно низкой температуре начиная с 500 o С. Получаемый металл имел вид вязкой губчатой массы, которую затем обрабатывали при 700-800 o С повторной проковкой.

Этимология названий железа на древних языках довольно отчетливо отражает историю знакомства наших предков с этим металлом. Многие древние народы, несомненно, познакомились с ним, как с металлом, упавшим с неба, т. е. как с метеоритным железом. Так, в древнем Египте железо имело название би-ни-пет (бенипет, коптское — бенипе), что в буквальном переводе означает небесная руда, или небесный металл. В эпоху первых династий Ур в Месопотамии железо именовали ан-бар (небесное железо). В папирусе Эберса (ранее 1500 г. до н.э.) имеются два упоминания о железе; в одном случае о нем говорится как о металле из города Кэзи (Верхний Египет), в другом — как о металле небесного изготовления (артпет). Древнегреческое название железа, так же как и северокавказское — зидо, связано с древнейшим словом, уцелевшим в латинском языке,— sidereus (звездный от Sidus — звезда, светило). На древнем и современном армянском языке железо называется еркат, что означает капнувшее (упавшее) с неба. O том, что древние люди пользовались вначале именно железом метеоритного происхождения, свидетельствуют и распространенные у некоторых народов мифы о богах или демонах, сбросивших с неба железные предметы и орудия, — плуги, топоры и пр. Интересен также факт, что к моменту открытия Америки индейцы и эскимосы Северной Америки не были знакомы со способами получения железа из руд, но умели обрабатывать метеоритное железо.

В древности и в средние века семь известных тогда металлов сопоставляли с семью планетами, что символизировало связь между металлами и небесными телами и небесное происхождение металлов. Такое сопоставление стало обычным более 2000 лет назад и постоянно встречается в литературе вплоть до XIX в. Во II в. н. э. железо сопоставлялось с Меркурием и называлось меркурием, но позднее его стали сопоставлять с Марсом и называть марс (Mars), что, в частности, подчеркивало внешнее сходство красноватой окраски Марса с красными железными рудами.

Впрочем, некоторые народы не связывали название железа с небесным происхождением металла. Так, у славянских народов железо называется по «функциональному» признаку. Русское железо (южнославянское зализо, польское zelaso, литовское gelesis и т. д.) имеет корень «лез» или «рез» (от слова лезо — лезвие). Такое словообразование прямо указывает на функцию предметов, изготовлявшихся из железа, — режущих инструментов и оружия. Приставка «же», по-видимому, смягчение более древнего «зе» или «за»; она сохранилась в начальном виде у многих славянских народов (у чехов — zelezo). Старые немецкие филологи — представители теории индоевропейского, или, как они его называли, индогерманского праязыка — стремились произвести славянские названия от немецких и санскритских корней. Например, Фик сопоставляет слово железо с санскритским ghalgha (расплавленный металл, от ghal — пылать). Но вряд ли это соответствует действительности: ведь древним людям была недоступна плавка железа. С санскритским ghalgha скорее можно сопоставить греческое название меди, но не славянское слово железо. Функциональный признак в названиях железа нашел отражение и в других языках. Так, на латинском языке наряду с обычным названием стали (chalybs), происходящим от наименования племени халибов, жившего на южном побережье Черного моря, употреблялось название acies, буквально обозначающее лезвие или острие. Это, слово в точности соответствует древнегреческому , применявшемуся в том же самом смысле. Упомянем в нескольких словах о происхождении немецкого и английского названий железа. Филологи обычно принимают, что немецкое слово Eisen имеет кельтское происхождение, так же как и английское Iron. В обоих терминах отражены кельтские названия рек (Isarno, Isarkos, Eisack), которые затем трансформировались) isarn, eisarn) и превратились в Eisen. Существуют, впрочем, и другие точки зрения. Некоторые филологи производят немецкое Eisen от кельтского isara, означающего «крепкий, сильный». Существуют также теории, утверждающие, что Eisen происходит от ayas или aes (медь), а также от Eis (лед) и т.д. Староанглийское название железа (до 1150 г.) — iren; оно употреблялось наряду с isern и isen и перешло в средние века. Современное Iron вошло в употребление после 1630 г. Заметим, что в «Алхимическом лексиконе» Руланда (1612) в качестве одного из старых названий железа приведено слово Iris, означающее «радуга» и созвучное Iron.

Ставшее международным, латинское название Ferrum принято у романских народов. Оно, вероятно, связано с греколатинским fars (быть твердым), которое происходит от санскритского bhars (твердеть). Возможно сопоставление и с ferreus, означающим у древних писателей «нечувствительный, непреклонный, крепкий, твердый, тяжкий», а также с ferre (носить). Алхимики наряду с Ferrum ynoтребляли и многие другие названия, например Iris, Sarsar, Phaulec,Mineraи др.

Железные изделия из метеоритного железа найдены в захоронениях, относящихся к очень давним временам (IV — V тысячелетиях до н.э.), в Египте и Месопотамии. Однако железный век в Египте начался лишь с ХIIв. до н. э., а в других странах еще позднее. В древнерусской литературе слово железо фигурирует в древнейших памятниках (с XI в.) под названиями желъзо, железо, жельзо.

Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору

Читайте также:

  

• Программа внеурочной деятельности по плаванию в школе

  

• Как влияет на рельеф геологическая деятельность моря и ветра кратко

  

• 1 школа и характер зарубежной педагогической теории в конце xix начале xx веков

  

• Какие элементы нелинейной навигации вы встречали в книгах справочниках словарях кратко

  

• Как текучие воды изменяют поверхность суши 4 класс окружающий мир ответы кратко

Ж Железо является химическим элементом таблицы Менделеева с атомным номером 26 и условным обозначением Fe. Железо представляет собой серебристо-белый переходной металл 8-й подгруппы.

Как было открыто Железо

История такого химического элемента как железо началась очень давно. Оно не имело столь широкого круга применения в древности, как бронза, из-за его подверженности коррозии. Об этом свидетельствуют археологические находки. Железные предметы древности находят в разы реже, чем аналогичные артефакты из бронзы или серебра. Технологии развивались очень медленно, и даже с открытием технологии плавки потребовалось еще несколько сотен лет, чтобы железо вытеснуло бронзу в инструментах и оружии. Чтобы было понятно, железные бусы найденные в Египте имеют возраст около 5500 лет.

В большей степени этот элемент начал набирать популярность около 700 года до Нашей Эры. Приблизительно в это время начали появляться печи и кузницы для плавки и обработки железа. Вблизи современной Болоньи, археологами были обнаружены изделия из железа(наконечники копья), возраст которых приблизительно датируется VI веком до Нашей Эры. Далее технологии плавильного дела начали набирать обороты и в период 3 — 5 столетия начали усовершенствоваться плавильные печи. До 18 века плавильные печи являлись единственным способом обработки железа. Эти печи могли к этому времени раскаляться до температуры около 1200°C. Это значит, что полностью плавить железо они все-таки еще не умели, потому что температура плавления железа составляет 1536°C.

Уже в начале XVIII века начали появляться печи способные полностью плавить железную руду. В это время плавильная индустрия начала активно развиваться и в это время свершилась так называемая «промышленная революция». Появилась возможность в промышленных масштабах производить некоторые виды сталей и чугун.

Где и как добывают Железо

Железо в основном добывают из так называемых железных руд. Железные руды представляют собой горные породы и минералы, из которых металлическое железо может быть извлечено экономически выгодно. Такие руды, как правило богаты окислами железа и различаются по цвету от темно-серого до ярко-красного. Под железной рудой обычно понимаются такие минералы как магнетит, гематит, гетит, лимонит и сидерит. Самыми ценными из них являются гематит и магнетит. Эти минералы содержат более 60% железа и их называют «руда прямой отгрузки». Такое название они получили потому что могут подаваться сразу в доменные печи производящие железо.

Получение чистого железа в лабораторных условиях может осуществляться двумя способами. Первый заключается в восстановлении чистого оксида или гидроксида железа водородом. В ходе реакции образуется пентакарбонил железа, который при нагреве до 250°C разлагается в чистый железный порошок. Вторым способом является электролиз хлорида железа на железный катод.

На сегодняшний день, промышленный способ получения чугуна и стали состоит из двух этапов. На первом этапе железная руда восстанавливается с помощью кокса в доменной печи, а расплавленный металл отделяется от примесей. Такими примесями по большей части являются силикатные минералы. Эта операция делает из руды черновое железо с большим содержанием углерода. На втором этапе с помощью процедуры окисления происходит уменьшение углерода до нужного значения. На второй стадии могут добавляться другие примеси для получения легированных сталей.

Распространенность Железа

Оценка распространенности железа во Вселенной довольно относительная. Явным фактом является то, что это очень распространенный элемент. Железо, по оценкам ученых, занимает 6 позицию по распространенности среди химических элементов. В доказательство тому, что железо является конечным продуктом ядерного синтеза кремния в ядрах звезд. Он является самым распространенным элементом в ядрах планет и метеоритах. Считается, что ядро Земли состоит из железно-никелевого сплава и весит приблизительно 35% от общей массы земли.

Что же касается Земли, то тут есть предположение, что железо может быть самым распространенным химическим элементом. Таким образом на Земле он занимает либо первую позицию, либо вторую после кислорода. Пока официальная наука отдает этому элементу почетную вторую позицию. Как это странно не звучит, в земной коре железо занимает только 4 позицию. Его концентрация в земной коре составляет 5,63%. В мировом океане среднее значение концентрации железа составляет 0,002 мг/л воды.

Большая часть железа в земной коре находится в связанном состоянии с другими химическими элементами в виде минералов. Некоторые из них были перечислены выше, чтобы не повторяться, не будем на них останавливаться. Добавим только то, что многие магматические породы также содержат атомы железа. В пример можно поставить сульфитный минерал пирротин или железно-никелевый минерал пентландин. Во время выветривания(разложения) железо может отделяться от сульфидных минералов в виде сульфатов и от силикатных отложений в виде гидрокарбоната. Ежегодное производство железа и его сплавов превышает 2,5 миллиардов тонн.

Применение Железа

Железо является самым используемым металлом на нашей планете. На его долю приходится около 90% мирового производства среди металлов. Его низкая стоимость и высокая прочность довольно часто делают его предпочтительным материалом для механизмов или изделий, которые способны передавать механическую энергию и испытывать серьезные механические нагрузки. В пример можно поставить конструкции автомобилей, станков, корпуса воздушных и морских судов, арматурные стержни и рельсы. Поскольку само железо является довольно мягким материалом, оно в основном используется в виде чугуна или стальных сплавов.

В зависимости от добавляемых к железу так называемых «присадок» для получения заданных свойств железных изделий, они имеют разные направления применения. Например, с помощью добавления углерода регулируется прочность на растяжение и твердость. Для изготовления ножа или пилы потребуется твердый металл, а для изготовления консервной банки такая прочность нецелесообразна. Также важна чистота от других химических элементов. Если не производить очистку от таких элементов как сера, фосфор и кремний получается чугун. Он так же имеет широкий круг применения. Из него производятся блоки цилиндров автомобилей, домашние ванны и батареи, технические тиски и многое другое.

Разновидностей макировок железа больше тысячи, и у каждого из них свое предназначение. У железных изделий очень широкий круг применения практически во всех сферах. Начиная от медицины(препараты регулирующие уровень железа в организме) и заканчивая строительством(железобетонные конструкции).

Интересные факты

Интересных фактов связанных с железом большое множество. Стоит начать с того, что атомы железа являются жизненно необходимыми в организме человека. Они регулируют фиксацию азота в организме, обеспечивают транспортировку электрических импульсов(нервное регулирование), а также транспортировку и усвоение кислорода. Еще одним интересным фактом является то, что в древности из железа собранного из метеоритов делали украшения. Самым известным украшением древности из метеорного железа является жемчужины найденные археологами в современном Египте. Им приблизительно 5200 лет.

Еще одним интересным моментом является то, что красный цвет планеты Марс объясняется огромной концентрацией содержания гематита на его поверхности. Гематит представляет собой оксид железа с примесями титана, марганца и алюминия. Так же железо может в больших концентрациях быть вредной для здоровья человека. Есть предположение, что передозировка железа в организме способна вызывать гепатит, рак и болезнь Паркинсона. Еще одним интересным моментом является то, что по состоянию на 2010 среднеэкспортная цена за тонну железа составила 55 евро.

Железо

История

Железо в древнем мире

Железо известно с древнейших времен. Древнейшие изделия из железа найденные при археологических раскопках датируются примерно IV тыс. до н. э. и относятся к древнешумерской и древнеегипетской цивилизациям. Изделия из железа того времени это наконечники для стрел и украшения. В них использовалось метеоритное железо, точнее, сплав железа и никеля, из которого состоят метеориты. Реминисценции о небесном происхождении железа остались во многих языках.

Между вторым и третьим тысячелетиями до н. э. в Месопотамии, Анатолии и Египте появляются первые предметы изготовленные из переплавленного железа (определяется по отсутствию никеля в составе). Тем не менее, железо использовалось в основном в культовых предметах. Вероятно, железо в те времена было очень дорогим — более дорогим, чем золото.

Во времена «Илиады» оружие было в основном бронзовым, тем не менее Гомер (в 23-й песне «Илиады») рассказывает, что Ахилл наградил диском из железной крицы победителя в соревновании по метанию диска. Между 1600 и 1200 годами до н. э. производство железа развивалось на Ближнем Востоке, однако по распространенности железо все еще значительно уступало бронзе.

В период между XII и X веками до н. э. на Ближнем Востоке произошёл резкий скачок в производстве инструментов и оружия — переход от использования бронзы к использованию железа. Вероятно, столь быстрый переход был вызван не столько прогрессом в производстве железа, сколько перебоями в доставке олова — одного из компонентов бронзы. Период времени после начала массовой обработки железа принято называть Железным веком.

Основным методом получения железа в древние времена был сыродутный процесс, в котором перемежающиеся слои железной руды и древесного угля прокаливались в специальных горнах. После прокаливания руды получалось тестообразное кричное или губчатое железо, от шлака его освобождали ковкой. Первые горны имели сравнительно низкую температуру — заметно меньшую температуры плавления чугуна, в результате чего железо получалось сравнительно малоуглеродистым. Поэтому иногда приходилось еще раз прокаливать изделия из железа в присутствии угля, при этом поверхностный слой металла дополнительно насыщался углеродом и упрочнялся. Изделия, полученные таким способом, были заметно более надежны, чем бронзовые.

История железа до наших дней

В дальнейшем строились всё более эффективные горны (по-русски: домна, домница) для производства железа, вскоре температура
в них стала достаточной для образования чугуна. Первоначально его считали вредным побочным продуктом (англ. pig iron, по-русски
свинское железо, чушки, откуда, собственно, и происходит слово чугун). Потом обнаружилось, что при повторном прожигании в горне в условиях
сильного дутья чугун превращается в железо хорошего качества. При этом двухстадийный процесс производства железа оказался более выгодным.
Этот способ просуществовал без особых изменений многие века.

Первые сведения об использовании метеоритного железа в Китае относятся примерно к тому же времени, что и в Европе. Железоделательное производство,
вероятно, начало развиваться там с VIII века до н. э. Производство чугуна там началось в I веке до н. э.

Следующим этапом в развитии металлургии стало появление доменных печей. За счёт увеличения размера, предварительного подогрева воздуха и механического дутья,
в такой печи всё железо из руды превращалось в чугун, который расплавлялся и периодически выпускался наружу. Производство стало непрерывным — печь
работала круглосуточно и не остывала. За день она выдавала до полутора тонн чугуна. Перегнать же чугун в железо в горнах было значительно проще,
чем выколачивать его из крицы, хотя ковка все равно требовалась — но теперь уже выколачивали шлаки из железа, а не железо из шлаков.

С XVI века в Европе получил распространение так называемый передельный процесс в металлургии — технология, при которой железо ещё при получении за счёт высокой
температуры плавления и интенсивного науглероживания перегонялось в чугун, а уже затем, жидкий чугун, освобождаясь от лишнего углерода при отжиге в горнах,
превращался в сталь.

В 1856 году Генри Бессемер получил патент на новую технологию производства стали (бессемеровский процесс). Он изобрёл конвертер — устройство, в котором сквозь жидкий чугун, получаемый в доменных печах, продувался воздух. В конвертере происходит выгорание углерода, растворённого в железе, что позволяет получать сталь в существенно больших количествах, чем это было ранее доступно.
Альтернативой применения конвертера на протяжении XX века являлась мартеновская печь, в которой также происходило дожигание углерода. К концу XX века мартеновские
печи стали очевидно устаревшей технологией и были вытеснены кислородно-конвертерным производством стали.

Способность постоянного электрического тока восстанавливать металлы была обнаружена ещё в самом начале XIX века, однако отсутствие мощных источников электроэнергии
ограничивало применение этих процессов лабораторными исследованиями. Появление в начале XX века мощных электростанций позволило создать промышленные технологии
электрометаллургии. Изначально такие процессы применялись для производства цветных металлов, но к середине XX века пришли и в чёрную металлургию. Широкое применение
нашли процессы электрической рудовосстанавливающей плавки, при которой железная руда, смешенная с незначительным количеством углерода, подвергается воздействию мощной
электрической дуги, где происходит электрическое восстановление железа на катоде и выгорание примесей на аноде. Таким способом удаётся получить чугун высокого качества,
сократить расход кислорода и снизить уровень выбросов углекислого газа. Передельные электрометаллургические процессы дают возможность плавить чугун в вакууме, в среде
защитного газа, в присутствии химически активных легирующих элементов, что позволяет получать легированные стали высокого качества и специальные стали (жаропрочные,
радиационно стойкие). Стали, получение которых возможно только электрометаллургическими процессами называют электросталями.

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%96%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%B7%D0%BE

Желе́зо — химический элемент с атомным номером 26 в периодической системе, обозначается символом Fe (лат. Ferrum), серебристо-белого цвета. В чистом виде пластичный переходный металл, с давних пор широко применяемый человеком. Небольшие примеси или добавки резко увеличивают твёрдость железа, так следы углерода превращают его в сталь.

История

Железо известно с древнейших времён.

Древнейшие изделия из железа найденные при археологических раскопках датируются примерно IV тыс. до н. э. и относятся к древнешумерской и древнеегипетской цивилизациям. Изделия из железа того времени это наконечники для стрел и украшения. В них использовалось метеоритное железо, точнее, сплав железа и никеля, из которого состоят метеориты. Реминисценции о небесном происхождении железа остались во многих языках.

Между вторым и третьим тысячелетиями до н. э. в Месопотамии, Анатолии и Египте появляются первые предметы изготовленные из переплавленного железа (определяется по отсутствию никеля в составе). Тем не менее, железо использовалось в основном в культовых предметах. Вероятно, железо в те времена было очень дорогим — более дорогим, чем золото.

Во времена «Илиады» оружие было в основном бронзовым, тем не менее Гомер (в 23-й песне «Илиады») рассказывает, что Ахилл наградил диском из железной крицы победителя в соревновании по метанию диска. Между 1600 и 1200 годами до н. э. производство железа развивалось на Ближнем Востоке, однако по распространённости железо всё ещё значительно уступало бронзе.

В период между XII и X веками до н. э. на Ближнем Востоке произошёл резкий скачок в производстве инструментов и оружия — переход от использования бронзы к использованию железа. Вероятно, столь быстрый переход был вызван не столько прогрессом в производстве железа, сколько перебоями в доставке олова — одного из компонентов бронзы. Период времени после начала массовой обработки железа принято называть Железным веком.

Основным методом получения железа в древние времена был сыродутный процесс, в котором перемежающиеся слои железной руды и древесного угля прокаливались в специальных горнах. После прокаливания руды получалось тестообразное кричное или губчатое железо, от шлака его освобождали ковкой. Первые горны имели сравнительно низкую температуру — заметно меньшую температуры плавления чугуна, в результате чего железо получалось сравнительно малоуглеродистым. Поэтому иногда приходилось еще раз прокаливать изделия из железа в присутствии угля, при этом поверхностный слой металла дополнительно насыщался углеродом и упрочнялся. Изделия, полученные таким способом, были заметно более надёжны, чем бронзовые.

В дальнейшем строились всё более эффективные горны (по-русски: домна, домница) для производства железа, вскоре температура в них стала достаточной для образования чугуна. Первоначально его считали вредным побочным продуктом (англ. pig iron, по-русски свинское железо, чушки, откуда, собственно, и происходит слово чугун). Потом обнаружилось, что при повторном прожигании в горне в условиях сильного дутья чугун превращается в железо хорошего качества. При этом двухстадийный процесс производства железа оказался более выгодным. Этот способ просуществовал без особых изменений многие века.

Первые сведения об использовании метеоритного железа в Китае относятся примерно к тому же времени, что и в Европе. Железоделательное производство, вероятно, начало развиваться там с VIII века до н. э. Производство чугуна там началось в I веке до н. э.

Есть мнение, что способы производства стали и чугуна были занесены в Европу монголами через Россию.

Подробнее смотрите: История железа.

Происхождение названия

Имеется несколько версий происхождения славянского слова «железо» (бел. жалеза,болг. желязо, укр. залізо, польск. Żelazo, словенск. Železo).
Одна из версий связывает это слово с санскритским «жальжа», что означает «металл, руда».
Другая версия усматривает в слове славянский корень «лез», тот же, что и в слове «лезвие» (т. к. железо в основном употреблялось на изготовление оружия), третье связывает с греческим словом χαλχοσ, что означало железо и медь.

Праславянское *žel-zo, скорее всего, родственно старо-славянскому «желы» — «черепаха», и греческому χέλυς — «черепаха». Как и русские слова — «желва́к», «голова́», польское «gɫaz» — «камень» с общим исходным значением «камень». (Трубачёв)

Европейские iron (англ.), Eisen (нем.) происходят от санскритского «исира» — крепкий, сильный.
Латинское ferrum происходит от fars — быть твёрдым.

Название природного карбоната железа (сидерита) происходит от лат. sidereus — звёздный; действительно, первое железо, попавшее в руки людям, было метеоритного происхождения. Возможно, это совпадение не случайно. В частности древнегреческое слово сидерос для железа и латинское sidus, означающее «звезда», вероятно, имеют общее происхождение. Есть мнение, что английское и немецкое название железа (iron и Eisen) соответственно происходят от этрусского «айзари» — боги, небо.

Геохимия железа

Файл:IronInRocksMakeRiverRed.jpg

Изотоп железа-56 считается наиболее стабильным ядром: все следующие элементы могут уменьшить энергию связи на нуклон путём распада, а все предыдущие элементы, в принципе, могли бы уменьшить энергию связи на нуклон за счёт синтеза. Железом оканчивается ряд синтеза элементов в ядрах нормальных звёзд, все последующие элементы образуются только в результате взрывов сверхновых.

Железо — один из самых распространённых элементов в Солнечной системе, особенно на планетах земной группы, в частности, на Земле. Значительная часть железа планет земной группы находится в ядрах планет, где его содержание, по оценкам, около 90 %. Содержание железа в земной коре составляет 5 %, а в мантии около 12 %. Из металлов железо уступает по распространённости в коре только алюминию. При этом в ядре находится около 86 % всего железа, а в мантии 14 %.

Геохимические свойства

Важнейшая геохимическая особенность железа — наличие у него нескольких степеней окисления. Железо в нейтральной форме — металлическое — слагает ядро земли, возможно, присутствует в мантии и очень редко встречается в земной коре. Закисное железо FeO — основная форма нахождения железа в мантии и земной коре. Окисное железо Fe₂O₃ характерно для самых верхних, наиболее окисленных, частей земной коры, в частности, осадочных пород.

По кристаллохимическим свойствам ион Fe²⁺ близок к ионам Mg²⁺ и Са²⁺ — другим главными элементам, составляющим значительную часть всех земных пород. В силу кристаллохимического сходства железо замещает магний и, частично, Ca во многих силикатах. При этом содержание железа в минералах переменного состава обычно увеличивается с уменьшением температуры.

Минералы железа

В мантии и земной коре железо сосредоточено главным образом в силикатах. При этом его содержание значительно в основных и ультраосновных породах, и мало в кислых и средних породах.

В качестве руд железа в основном используются окислы и гидроокислы: магнетит, гематит и гётит . Кроме того, промышленное значение имеет карбонат железа — сидерит и сульфиды — пирит и пиротин.

Получение

В промышленности железо получают из железной руды, в основном из гематита (Fe₂O₃) и магнетита (Fe₃O₄).

Существуют различные способы извлечения железа из руд. Наиболее распространённым является доменный процесс.

Первый этап производства — восстановление железа углеродом в доменной печи при температуре 2000 °C. В доменной печи углерод в виде кокса, железная руда в виде агломерата или окатышей и флюс (например, известняк) подаются сверху, а снизу их встречает поток нагнетаемого горячего воздуха.

В печи углерод кокса окисляется до монооксида углерода (угарного газа) кислородом воздуха:

2 C + O₂ → 2 CO

В свою очередь, угарный газ восстанавливает железо из руды:

3 CO + Fe₂O₃ → 2 Fe + 3 CO₂

Флюс добавляется для извлечения нежелательных примесей из руды, в первую очередь силикатов, таких, как кварц (диоксид кремния). Типичный флюс содержит известняк (карбонат кальция) и доломит (карбонат магния). Против других примесей используют другие флюсы.

Действие флюса: карбонат кальция под действием тепла разлагается до оксида кальция (негашёная известь)

CaCO₃ → CaO + CO₂

Оксид кальция соединяется с диоксидом кремния, образуя шлак.

CaO + SiO₂ → CaSiO₃

Шлак, в отличие от диоксида кремния, плавится в печи. Более лёгкий, чем железо, шлак плавает на поверхности и его можно сливать отдельно от металла. Шлак затем употребляется в строительстве и сельском хозяйстве. Расплав железа, полученный в доменной печи, содержит довольно много углерода (чугун). Кроме случаев, когда чугун используется непосредственно, он требует дальнейшей переработки.

Излишний углерод и другие примеси (сера, фосфор) удаляют из чугуна окислением в мартеновских печах или в конвертерах. Электрические печи используют и для выплавки легированных сталей.

Кроме доменного процесса, распространён процесс прямого получения железа. В этом случае предварительно измельчённую руду смешивают с особой глиной, формируя окатыши. Окатыши обжигают, и обрабатывают в шахтной печи горячими продуктами конверсии метана, содержащими водород. Водород легко восстанавливает железо, при этом не происходит загрязнения железа такими примесями, как сера и фосфор — обычными примесями в каменном угле. Железо получается в твёрдом виде, и в дальнейшем переплавляется в электрических печах.

Химически чистое железо получается электролизом растворов его солей.

Физические свойства

Файл:Iron lamp.jpg

Железо — типичный металл, в свободном состоянии — серебристо-белого цвета с сероватым оттенком. Чистый металл пластичен, различные примеси (в частности — углерод) повышают его твёрдость и хрупкость. Обладает ярко выраженными магнитными свойствами. Часто выделяют так называемую «триаду железа» — группу трёх металлов (железо Fe, кобальт Co, никель Ni), обладающих схожими физическими свойствами, атомными радиусами и значениями электроотрицательности.

Для железа характерен полиморфизм, он имеет четыре кристаллические модификации:

• до 917 °С существует α-Fe (феррит) с объёмоцентрированной кубической решёткой
• в температурном интервале 769 — 917 °C существует β-Fe, который отличается от α-Fe только параметрами кристаллической решётки и магнитными свойствами
• в температурном интервале 917 — 1394 °С существует γ-Fe (аустенит) с гранецентрированной кубической решёткой
• выше 1394 °С устойчив δ-Fe с объёмоцентрированной кубической решёткой

Железо тугоплавко, относится к металлам средней активности.

Химические свойства

Основные степени окисления железа — 2 и 3.

Применение

Файл:LightningVolt Iron Ore Pellets.jpg

Железо — самый употребляемый металл, на него приходится до 95 % мирового производства металлов.

• Железо — основной компонент сталей и чугунов — важнейших конструкционных материалов. Конструкционное использование железа — основное.
• Железо может входить в состав сплавов на основе других металлов — например, никелевых.
• Магнитная окись железа — важный материал в производстве устройств долговременной компьютерной памяти: жёстких дисков, дискет и т. п. Также железо входит в большинство магнитных сплавов.
• Хлорид железа III (хлорное железо) используется в радиолюбительской практике для травления печатных плат.
• Десятиводный сульфат железа (железный купорос) в смеси с медным купоросом используется для борьбы с вредными грибками в садоводстве и строительстве.

Железо применяется в качестве анода в железо-никелевых аккумуляторах, железо-воздушных аккумуляторах.

Биологическая роль

Железо играет важную роль в жизни практически всех организмов, за исключением некоторых бактерий.

В организме животных железо входит в состав множества ферментов и белков, участвующих в окислительно-восстановительных реакциях, главным образом в процессе дыхания.
Обычно железо входит в ферменты в виде комплекса, называемого гемом. В частности, этот комплекс присутствует в гемоглобине — важнейшем белке, обеспечивающем транспорт кислорода с кровью ко всем органам человека и животных. И именно он окрашивает кровь в характерный красный цвет.

Комплексы железа, отличные от гема, встречаются, например, в ферменте метан-моноксигеназе, окисляющем метан в метанол, в важном ферменте рибонуклеотид-редуктазе, который участвует в синтезе ДНК.

Неорганическое железо встречается в некоторых бактериях, иногда используется ими для связывания азота воздуха.

В организм животных и человека железо поступает с пищей (наиболее богаты им печень, мясо, яйца, бобовые, хлеб, крупы, свёкла). Интересно, что некогда шпинат ошибочно был внесен в этот список (из-за опечатки в результатах анализа — был потерян «лишний» ноль после запятой).

Потребность человека в железе на 1 кг веса
следующая: дети — 0,6 мг, взрослые — 0,1 мг, беременные женщины — 0,3 мг железа в сутки. У женщин потребность несколько выше, чем у мужчин. Как правило, железа, поступающего с пищей, вполне достаточно, но в некоторых специальных случаях (анемия, а также при донорстве крови) необходимо применять железосодержащие препараты и пищевые добавки (Гематоген, Ферроплекс).

Передозировка железа угнетает антиоксидатную систему организма, поэтому употреблять препараты железа здоровым людям не рекомендуется.

См. также

• Категория:Соединения железа
• Оксиды железа
• Гидроксиды железа

Ссылки

• Железо на Webelements
• Железо в Популярной библиотеке химических элементов

af:Yster
als:Eisen
ar:حديد
ast:Fierro
az:Dəmir
be:Жалеза
bg:Желязо
br:Houarn
bs:Željezo
ca:Ferro
co:Ferru
cs:Železo
cy:Haearn
da:Jern
de:Eisen
el:Σίδηρος
en:Iron
eo:Fero
es:Hierro
et:Raud
eu:Burdin
fa:آهن
fi:Rauta
fr:Fer
gd:Iarann
gl:Fe (elemento)
he:ברזל
hr:Željezo
hu:Vas
hy:Երկաթ
ia:Ferro
id:Besi
io:Fero
is:Járn
it:Ferro
ja:鉄
jbo:tirse
ko:철
ku:Hesin
la:Ferrum
lb:Eisen
li:Iezer
ln:Ebendé
lt:Geležis
lv:Dzelzs
mi:Rino
mk:Железо
ml:ഇരുമ്പ്
ms:Besi
mt:Ħadid
nah:Tepoztli
nds:Iesen
nl:IJzer (element)
nn:Jern
no:Jern
nrm:Fé
oc:Fèrre
pl:Żelazo
pt:Ferro
qu:Chuki
ro:Fier
sco:Airn
sh:Željezo
simple:Iron
sk:Železo
sl:Železo
sq:Hekuri
sr:Гвожђе
sv:Järn
ta:இரும்பு
tg:Оҳан
th:เหล็ก
tr:Demir
ug:تۆمۈر
uk:Залізо
uz:Temir
vi:Sắt
zh:铁
zh-min-nan:Fe (goân-sò͘)
zh-yue:鐵

• Страница 0 — краткая статья
• Страница 1 — энциклопедическая статья
• Разное — на страницах: 2 , 3 , 4 , 5
• Прошу вносить вашу информацию в «Железо 1», чтобы сохранить ее

Комментарии читателей: