Ciklus željeza u prirodi. Bakterije željeza. Rudarstvo i primjena željeza

Što je to - željezo, otkud i kakoje li minirano? Ovaj korisni metal ima mnogo primjena. Kemijski element igra važnu ulogu u svjetskoj industriji, a ciklus željeza u prirodi ima važnu ulogu u životu planeta.

Što je željezo?

Željezo je metalni elementkoji je vrlo kemijski reaktivan, posebno kada reagira s kisikom. To je jedan od najzastupljenijih elemenata na Zemlji i u svemiru. Atomi željeza sadrže 26 protona u svojim jezgrama. Kemijski simbol - Fe (ferum) dolazi od latinskog naziva ferum. U svom čistom obliku, to je mekani i lomljivi metal, koji je ojačan uz pomoć nečistoća. U kombinaciji s ugljikom dobiva se čelik za čiju se proizvodnju koristi više od 98% danas iskopane željezne rude.

Svi atomi željeza u svemiru nastali su ujezgre zvijezda u završnoj fazi spajanja, a zatim su puštene u svemir eksplozijama zvijezda. Četvrti je po zastupljenosti element u zemljinoj kori nakon silicija, kisika i aluminija. Što je željezo? To je najrasprostranjeniji element koji čini naš planet, iako se većina njegove mase nalazi znatno ispod površine - u jezgri Zemlje. Prisutan je u gotovo svim stijenama kore i plašta kao kemijska komponenta stotina različitih minerala.

Željezna ruda

Ovaj se metal rijetko može naći u čistom obliku.Neki meteoriti sadrže elementarno željezo. Ovaj element kemijski reagira s kisikom i vodom dajući minerale koji sadrže željezo. Svaki kamen koji sadrži dovoljnu količinu ovog metala, koji se vadi u gospodarske svrhe, naziva se željeznom rudom. Njegovi najčešći minerali su:

• željezov oksid (formula Fe₂oh₃), koji nastaje pod utjecajem kisika;
• hidratirani željezov oksid, koji nastaje reakcijom u vodi.

Najvažnije željezne rude suminerali željeznog oksida zvani hematit i magnetit. Visoka koncentracija Fe čini ih najpoželjnijima u industriji. Na najvećim nalazištima rude vadi se željezo. Najčešće su to formacije drevne sedimentne stijene. Sadrže slojeve minerala željeznog oksida (formula Fe₂oh₃) do nekoliko centimetara debljine.

Gdje možete pronaći željezo?

Na sobnoj temperaturi jesolidan. To je sjajni sivi metal koji vremenom zahrđa kada je izložen vlažnom zraku. Kombinira se s mnogim drugim metalima dajući legure. Područja primjene željeza prilično su opsežna. Kada se kombinira s ugljikom, stvara se čelik. Također se može kombinirati s drugim metalima poput nikla, kroma i volframa. Te su legure vrlo čvrste i mogu se koristiti za izradu mostova i zgrada.

Željezo je vrlo drevni element kojise već dugo koristi na Zemlji. Predmeti iz njega pronađeni su u starom Egiptu. Čak je i čitavo razdoblje (1200.-500. Pr. Kr.) Nazvano po njemu - željezno doba, kada se koristilo za izradu alata i oružja. Da biste pronašli ovaj koristan metal, trebate ga potražiti duboko pod zemljom. Nalazi se i u zemljinoj kori i u srži Zemlje. Na Zemlji ima više željeza nego bilo koji drugi metal. Ovaj se element može naći na drugim planetima, uključujući jezgre Jupitera i Saturna, kao i na crvenoj prašnjavoj površini Marsa (zbog čega je i dobio ime Crveni planet).

Kopneni ciklus željeza u prirodi

Željezo (Fe) prati geokemijski ciklus kaoi mnoge druge hranjive sastojke. Obično se ispušta u tlo ili ocean zbog vremenskih utjecaja kamenja ili erupcija vulkana. U kopnenom ekosustavu biljke prvo apsorbiraju željezo kroz korijenje iz tla. Izuzetno je važan nutrijent koji putuje između živih organizama i geosfere.

Željezo je važno ograničenje hranjivih sastojakatvar za biljke koje je koriste za proizvodnju klorofila. Fotosinteza ovisi o odgovarajućoj opskrbi ovog metala. Biljke ga asimiliraju iz tla u korijenje. Životinje jedu biljke i koriste ih za stvaranje hemoglobina. Kad umru, razgrađuju se i bakterije vraćaju metal u tlo.

Morski ciklus željeza

Morski ciklus željeza u prirodi vrlo je sličanna zemaljskom ciklusu. Do ovog procesa dolazi zbog vitalne aktivnosti određenih mikroorganizama koji metal oksidiraju u hidroksid i dobivaju ugljik iz ugljičnog dioksida. Bakterije željeza u rijeci, moru ili bilo kojem drugom vodenom tijelu izvlače energiju za svoj životni ciklus, a nakon završetka naseljavaju se u tlu u obliku močvarne rude.

Uloga željeza u oceanskim ekosustavima je takođerznačajan. Glavni proizvođači koji apsorbiraju ovaj metal obično su fitoplanktoni ili cijanobakterije. Potrošači tada apsorbiraju željezo kada jedu ove bakterije. Ciklus željeza u prirodi izuzetno je složen proces. Ovisi o mnogim popratnim čimbenicima: kemijskim reakcijama, vrstama staništa i mikrobnim skupinama. Sve to povezuje s drugim, ne manje važnim biogeokemijskim ciklusima Zemlje.

Opće značajke

Željezo u obliku različitih kombiniranih rudajedan je od najčešćih elemenata koji čine oko 5% zemljine kore. Najvažniji minerali koji sadrže željezo su oksidi i sulfidi (hematit, magnetit, goetit, pirit, markazit). Ovaj je metal prisutan i u meteoritima, na drugim planetima i na suncu. Željezo se nalazi i u morskoj i u slatkoj vodi.

Zanimljive činjenice

Evo nekoliko zanimljivih činjenica o tako naizgled jednostavnom kemijskom elementu:

• Željezo je bitan gradivni sastojak za prehranu biljaka, pomažući u prenošenju kisika u krvi, podržavajući tako život na Zemlji.
• To je krhka krutina klasificirana kao metal u skupinu 8 na periodnom sustavu elemenata. U svom čistom obliku brzo nagriza izlaganjem vlažnom zraku i visokim temperaturama.
• Po težini je četvrti najzastupljeniji element u zemljinoj kori, a vjeruje se da je većina Zemljine jezgre sastavljena od željeza.
• Većina se koristi za izradu čelika, legure željeza i ugljika, koji se pak koristi u proizvodnji i građevinarstvu, poput armiranog betona.
• Nehrđajući čelik koji sadrži najmanje 10,5% kroma vrlo je otporan na koroziju. Koristi se u kuhinjskom priboru i priboru poput lonaca od nehrđajućeg čelika.
• Dodavanje drugih elemenata može pružiti nova korisna svojstva čeliku. Na primjer, nikal povećava trajnost legure i čini je otpornijom na toplinu i kiseline.

Kratke informacije o elementu Fe

• Broj protona u jezgri: 26.
• Atomski simbol: Fe.
• Prosječna masa atoma: 55,845 g / mol.
• Gustoća: 7,874 grama po kubnom centimetru.
• Faza na sobnoj temperaturi: čvrsta.
• Talište: 1538 ⁰C.
• Vrelište: 2861 ⁰C.
• Broj izotopa: 33.
• Stabilni izotopi: 4.

Glavna područja primjene

Željezo se koristi u mnogim sektorima poput elektronike, proizvodnje, automobila i građevine. Slijede područja primjene željeza:

• Kao primarni sastojak željeznih metala, legura i čelika.
• Legura koja koristi ugljik, nikal, krom i razne druge elemente za proizvodnju lijevanog željeza ili čelika.
• U magnetima.
• U gotovim metalnim proizvodima.
• U industrijskoj opremi.
• U transportnoj opremi.
• U alatima.
• U igračkama i sportskoj robi.

Željezo čini 5% zemljine kore i jestjedan od najčešćih i najčešće korištenih metala. Ovaj se element također nalazi u mesu, krumpiru i povrću i neophodan je za životinje i ljude. Sastavni je dio hemoglobina. Metal je sivkastog izgleda i vrlo je duktan i podatan. Lako se otapa u razrijeđenim kiselinama i kemijski je aktivan. Glavne regije za vađenje željeza su Kina, Australija, Brazil, Rusija i Ukrajina.