Cikel železa v naravi. Železne bakterije. Ekstrakcija in uporaba železa

Kaj je železo, od kod je prišlo in kako ga izločijo? Ta uporabna kovina ima veliko aplikacij. Kemični element ima pomembno vlogo v svetovni industriji, kroženje železa v naravi pa igra pomembno vlogo v življenju planeta.

Kaj je železo?

Železo je kovinski element, ki je zelo kemično reaktiven, še posebej, kadar je v stiku s kisikom. To je eden najpogostejših elementov na Zemlji in v vesolju. Atomi železa vsebujejo 26 protonov v njihovih jedrih. Kemijski simbol - Fe (ferum) izhaja iz latinskega imena ferum. V čisti obliki je mehka in krhka kovina, ki je okrepljena z nečistočami. V kombinaciji z ogljikom se proizvaja jeklo, ki proizvaja več kot 98% železove rude, proizvedene danes.

Vsi atomi železa v vesolju so se oblikovali v jedrih zvezd v končnih stopnjah fuzije, nato pa so jih spustili v vesolje s zvezdnimi eksplozijami. To je četrti največji element v zemeljski skorji po silicij, kisiku in aluminiju. Kaj je železo? To je najpogostejši element, ki sestavlja naš planet, čeprav je večina tega po masi precej nižja od površine - v jedru Zemlje. Je prisoten v skoraj vseh kamninah skorje in plašča kot kemična komponenta na stotine različnih mineralov.

Železova ruda

V čisti obliki je ta kovina redka. Nekateri meteoriti vsebujejo elementarno železo. Ta element kemično reagira s kisikom in vodo za proizvodnjo železovih mineralov. Vsak kamen, ki vsebuje zadostno količino te kovine, pridobljen za gospodarske namene, se imenuje železova ruda. Najpogostejši minerali so:

• železov oksid (formula Fe₂O₃), ki se tvori pod vplivom kisika;
• hidratiran železov oksid, ki nastane kot posledica reakcije v vodi.

Najpomembnejše železove rude so minerali železovega oksida, imenovani hematit in magnetit. Zaradi visoke koncentracije Fe je njihova prednost v industriji. Ekstrakcija železa poteka na največjih rudnih odlagališčih. Najpogosteje gre za formacije, ki so stare kamnine. Vsebujejo plasti mineralov železovega oksida (formula Fe₂O₃) do debeline nekaj centimetrov.

Kje najdem železo?

Pri sobni temperaturi je trdna. To je sijoča ​​siva kovina, ki sčasoma rjavi, ko je izpostavljena vlažnemu zraku. Združuje se s številnimi drugimi kovinami, ki tvorijo zlitine. Področja uporabe železa so zelo obsežna. Ko se združuje z ogljikom, dobimo jeklo. Lahko se kombinira tudi z drugimi kovinami, kot so nikelj, krom in volfram. Te zlitine so zelo trpežne in se lahko uporabljajo za izdelavo mostov in zgradb.

Iron je zelo starodaven element, ki se že dolgo uporablja na Zemlji. Predmeti iz njega so bili odkriti celo v starodavnem Egiptu. Bilo je celo celo časovno obdobje (1200-500 pr. N. Št.), Ki je bilo v njegovi čast, - Železna doba, ko je bil uporabljen za izdelavo orožja in orožja. Če želite poiskati to koristno kovino, jo moraš videti globoko pod zemljo. Najdeno je tako v zemeljski skorji kot v jedru Zemlje. Na Zemlji je več železa kot katera koli druga kovina. Ta element je mogoče najti na drugih planetih, vključno z jedrom Jupitra in Saturna, pa tudi rdeče prašno površino Marsa (v zvezi s tem se je imenovala Rdeča Planeta).

Zemeljska kroženje železa v naravi

Železo (Fe) sledi geokemičnemu ciklu, tako kot mnoga druga hranila. Običajno se sprosti v tla ali v ocean s pomočjo vremenskih pojavov kamnin ali vulkanskih izbruhov. V kopenskem ekosistemu rastline najprej absorbirajo železo skozi korenine iz tal. To je izredno pomembno hranilo, ki se giblje med živimi organizmi in geosfero.

Železo je pomembno omejujoče hranilo za rastline, ki ga uporabljajo za proizvodnjo klorofila. Fotosinteza je odvisna od ustrezne dobave te kovine. Rastline jo prilagajajo od prsti do korenin. Živali porabijo rastline in jih uporabljajo za proizvodnjo hemoglobina. Ko umrejo, se razgrajujejo in bakterije vrnejo kovino v tla.

Morski cikel železa

Morsko kroženje železa v naravi je zelo podobno zemeljskemu ciklu. Ta proces se pojavi zaradi vitalne aktivnosti nekaterih mikroorganizmov, ki oksidirajo kovina do hidroksida in sprejemajo ogljik iz ogljikovega dioksida. Železne bakterije v reki, morju ali katerem koli drugem telesu izločijo energijo za svoj življenjski cikel, po končani pa se usedejo v tleh v obliki bogove rude.

Pomembna je tudi vloga železa v oceanskih ekosistemih. Glavni proizvajalci, ki absorbirajo to kovino, so navadno fitoplankton ali cianobakterije. Nato se železo absorbirajo potrošniki, ko jedo te bakterije. Krog železa v naravi je izredno zapleten proces. Odvisno je od različnih sočasnih dejavnikov: kemičnih reakcij, vrst habitatov in skupin mikrobov. Vse to povezuje z drugimi, nič manj pomembnimi biogeokemičnimi cikli Zemlje.

Splošne značilnosti

Železo v obliki različnih kombiniranih rud je eden najpogostejših elementov, ki predstavljajo približno 5% zemeljske skorje. Najpomembnejši minerali, ki vsebujejo železo, so oksidi in sulfidi (hematit, magnetit, goetit, pirit, markazit). Ta kovina je prisotna tudi v meteoritih, na drugih planetih in na soncu. Železo najdemo v morski in sveži vodi.

Zanimiva dejstva

Tukaj je nekaj zanimivih dejstev o tem navidezno preprostem kemičnem elementu:

• Železo je najpomembnejši gradnik za prehrano rastlin, ki pomaga prenašati kisik v krvi in ​​s tem podpirati življenje na Zemlji.
• To je krhka trdna snov, razvrščena kot kovina v skupini 8 v periodični tabeli elementov. V čisti obliki se hitro poškoduje zaradi izpostavljenosti vlažnemu zraku in visokim temperaturam.
• To je četrti najpogostejši element zemeljske skorje glede na težo in večina jedra Zemlje naj bi bila sestavljena iz železa.
• Večina se uporablja za proizvodnja jekla - zlitina železa in ogljika, ki se nato uporablja pri proizvodnji in gradnji, na primer za proizvodnjo armiranega betona.
• Iz nerjavečega jekla, ki vsebuje vsaj 10,5% kroma, ima visoko odpornost proti koroziji. Uporablja se v kuhinjskih jedilnih posodah in posodah, kot so lonci iz nerjavečega jekla.
• Dodajanje drugih elementov lahko za jeklo zagotovi nove uporabne lastnosti. Na primer, nikelj poveča obstojnost zlitine in jo naredi bolj odporna proti toploti in kislinam.

Kratke informacije o elementu Fe

• Število protonov v jedru: 26.
• Atomski simbol: Fe.
• Povprečna masa atoma je 55,845 g / mol.
• Gostota: 7,874 grama na kubični centimeter.
• Faza pri sobni temperaturi: trdna.
• Tališče: 1538 ⁰C.
• Vrelišče: 2861 ⁰C.
• Število izotopov: 33.
• Stabilni izotopi: 4.

Glavne aplikacije

Železo se uporablja v številnih sektorjih, kot so elektronika, proizvodnja, avtomobilska industrija in gradbeništvo. Spodaj so področja uporabe železa:

• Kot primarna komponenta železne kovine, zlitine in jeklo.
• Legiranje z ogljikom, niklom, kromom in različnimi drugimi elementi za proizvodnjo litega železa ali jekla.
• V magnetih.
• V končnih kovinskih izdelkih.
• V industrijski opremi.
• V prometni opremi.
• V instrumentih.
• V igračah in športnih izdelkih.

Železa predstavlja 5% zemeljske skorje in je ena najpogostejših in najbolj uporabljanih kovin. Ta element najdemo tudi v mesu, krompirju in zelenjavi ter je pomemben za živali in ljudi. To je sestavni del hemoglobina. Kovina je sivkasta po videzu in zelo duktilna in voljna. Z lahkoto se raztopi v razredčenih kislinah in je kemično aktiven. Glavna področja proizvodnje železa so Kitajska, Avstralija, Brazilija, Rusija in Ukrajina.