Eisen (Element) Eigenschaften, chemische Struktur, verwendet

Er Eisen Es handelt. Es handelt sich.

Es macht 5% der Erdkruste aus und ist auch das zweithäufigste Metall nach Aluminium. Außerdem wird seine Fülle durch Sauerstoff und Silizium überwunden. In Bezug auf den Erdkern bestehen jedoch 35% aus metallischem und flüssigem Eisen.

Alchemist-HP (Talk) (www.Pse-Mendelejew.von) [Fal oder GFDL 1.2 (http: // www.Gnu.Org/lizenzen/alte Lizenzen/FDL-1.2.html)]

Außerhalb des terrestrischen Kerns ist Eisen kein Metall, da es schnell oxidiert wird, wenn es der feuchten Luft ausgesetzt ist. Es befindet sich in Basaltgesteinen, kohlenstoffhaltigen Sedimenten und Meteoriten; im Allgemeinen in Legierung mit Nickel, wie im Kamacita Mineral.

Die wichtigsten Eisenmineralien, die für die Ausbeutung von Bergbau verwendet werden₂ENTWEDER₃), Magnetit (Ferrosopherricoxid, Glaube₃ENTWEDER₄), Limonit (hydratisierter Eisenoxidhydroxid, [hässliches (OH) · NH₂O]) und der Siderit (Eisencarbonat, FECO₃).

Im Durchschnitt hat der Mensch einen Eisengehalt von 4,5 g, von dem 65 % in Form von Hämoglobin sind. Dieses Protein stellt den Transport von Sauerstoff im Blut und in seiner Verteilung an die verschiedenen Gewebe für die anschließende Sammlung durch Myoglobin und Neuroglobin ein.

Trotz der zahlreichen Vorteile des Eisen für das menschliche Wesen kann überschüssiges Metall sehr schwerwiegende toxische Wirkungen haben, insbesondere auf die Leber, das Herz -Kreislauf -System und die Bauchspeicheldrüse. Dies ist der Fall bei erblicher Hämatochromatismus -Krankheit.

Eisen ist ein Synonym für Konstruktion, Stärke und Kriege. Andererseits ist es immer eine Alternative, die nach seiner Fülle nach der Entwicklung neuer Materialien, Katalysatoren, Medikamente oder Polymere zu berücksichtigen ist. Und trotz der roten Farbe seiner Rost ist es ein umweltgrünes Metall.

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Geschichte

Antike

Eisen wurde seit Jahrtausenden strafrechtlich verfolgt. Es ist jedoch schwierig, Eisenobjekte solcher alten Zeitalter zu finden, da sie anfällig für Korrozesanfälligkeit verursacht werden, was seine Zerstörung verursacht. Die ältesten Eisenobjekte wurden mit dem in den Meteoriten gefundenen hergestellt.

Dies ist eine Art Konten, die 3500 bis 3500 erhoben wird.C., gefunden in Gerzah, Ägypten und einem Dolch im Grab von Tutanchamun gefunden. Eisenmeteoriten sind durch einen hohen Nickelgehalt gekennzeichnet, daher war es möglich, ihren Ursprung in diesen Objekten zu identifizieren.

Der Nachweis von Gusseisen in Asmar, Mesopotamien und dem Schwanz -Chagar -Basar in Syrien wurden ebenfalls zwischen 3000 und 2700 bis 2700 zu finden.C. Obwohl die Eisengießerei in der Bronzezeit begann, dauerte sie Jahrhunderte, in denen sie nach Bronze ziehen konnte.

Darüber hinaus wurden Gusseisenartefakte in Indien gefunden, 1800 bis 1200 bis 1200 bis.C. Und in Levante ungefähr 1500 bis.C. Es wird angenommen, dass die Eisenzeit im Jahr 1000 begann.C., Durch die Reduzierung der Kosten seiner Produktion.

Erscheint in China zwischen 700 und 500 bis 500 bis.C., Wahrscheinlich durch Zentralasien transportiert. Die ersten Eisenobjekte wurden in Luhe Jiangsu, China, gefunden.

Europa

Geschmiedete Eisen wurde in Europa unter Verwendung von Gala -Anrufen hergestellt. Für den Prozess war die Verwendung von Kohle als Kraftstoff erforderlich.

Die hohen mittelalterlichen Öfen waren 3,0 m hoch, sie bestanden aus Ziegeln und die Luft wurde durch manuellen Balg geliefert. 1709 gründete Abraham Darby einen kurzen Cola -Ofen zur Herstellung von Gusseisen und ersetzte Gemüsekohle.

Die Verfügbarkeit von billigem Eisen war einer der Faktoren, die zur industriellen Revolution führten. In dieser Zeit begann die Verfeinerung des eisernen Eisen, mit dem Brücken, Schiffe, Ablagerungen usw. gebaut wurden.

Stahl

Stahl verwendet eine Kohlenstoffkonzentration größer als Schmiedeeisen. In Luristan, Persien, im Jahr 1000 zu Stahl auftrat.C. In der industriellen Revolution wurden neue Methoden entwickelt, um Eisenstangen ohne Kohle herzustellen, die dann zur Herstellung von Stahl verwendet wurden.

Am Ende der 1850er Jahre wurde Henry Bessemer entwickelt, um die Luft in den geschmolzenen Arrabio zu blasen, um süßen Stahl zu produzieren, was die Produktion des wirtschaftlichsten Stahls machte. Dies führte zu einer Verringerung der Schmiedeeisebeiernproduktion.

Eigenschaften

https: // giphy.com/gifs/metallaluminium-73sauwqj7xhc

Aussehen

Metallic Glanz mit einem grauen Farbstoff.

Atomares Gewicht

55.845 u.

Atomnummer (z)

26

Schmelzpunkt

1.533 ºC

Siedepunkt

2.862 ºC

Dichte

-Umgebungstemperatur: 7.874 g/ml.

-Fusionspunkt (Flüssigkeit): 6.980 g/ml.

Fusionshitze

13.81 kJ/mol

Verdampfungswärme

340 kJ/mol

Kann Ihnen dienen: Kaliumhypochlorit (KCLO)

Molkalorienkapazität

25.10 j/(mol · k)

Ionisationsenergie

-Erste Ionisationsstufe: 762,5 kJ/mol (Glaube⁺ gasförmig)

-Zweite Ionisationsstufe: 1.561.9 KJ/Mol (Glaube²⁺ gasförmig)

-Ionisation der dritten Ebene: 2.957, KJ/Mol (Glaube³⁺ gasförmig)

Elektronegativität

1,83 auf der Paulingskala

Atomradio

Empirisch 126 Uhr

Wärmeleitfähigkeit

80,4 w/(M · k)

Elektrischer widerstand

96,1 Ω · m (bei 20 ºC)

Curie Point

770 ° C, ungefähr. Bei dieser Temperatur hört Eisen auf, ferromagnetisch zu sein.

Isotope

Stabile Isotope: ⁵⁴Glaube mit einer Fülle von 5,85%; ⁵⁶Glaube mit einer Fülle von 91,75%; ⁵⁷Glaube mit einer Fülle von 2,12%; Und ⁵⁷Glaube mit einer Fülle von 0,28%. Das sein ⁵⁶Der Glaube ist das stabilste und reichlichste Isotop nicht überrascht, dass das Atomgewicht des Eisens sehr nahe an 56 u liegt.

Während radioaktive Isotope sind: ⁵⁵Glaube, ⁵⁹Glaube und ⁶⁰Glaube.

Elektronische Struktur und Konfiguration

-Alotropes

Bügeln bei Raumtemperatur kristallisiert in der Kubikstruktur, die auf den Körper (BCC) fokussiert ist und auch als α-FE oder Ferrit (innerhalb metallurgischer Jargon) bekannt ist. Da Sie je nach Temperatur und Druck unterschiedliche kristalline Strukturen einnehmen können, wird gesagt, dass Eisen ein Allotrop -Metall ist.

Das BCC -Alotrope ist übliches Eisen (ferromagnetisch), das die Menschen so viel wissen und von Magneten angezogen werden. Wenn es über 771 ºC erhitzt wird, wird es paramagnetisch, und obwohl ihr Kristall nur ausdehnt, betrachteten sie diese „neue Phase“ als β-Fe. Die anderen Eisen -Alotrope sind ebenfalls paramagnetisch.

Zwischen 910 ºC und 1394 ºC ist Eisen wie der Austenit oder γ-Fe alotrop, dessen Struktur kubisch auf Gesichtern ist, FCC. Die Umwandlung zwischen Austenita und Ferrita hat einen wichtigen Einfluss auf die Stahlherstellung. Da sind Kohlenstoffatome im Austenit löslicher als im Ferrit.

Und dann über 1394 ºC bis zu seinem Schmelzpunkt (1538 ºC) werden die Eisen die BCC, Δ-FE-Struktur wieder an. Aber im Gegensatz zum Ferrit ist dieses Alotrop paramagnetisch.

Opsilon -Eisen

Durch Erhöhen des Drucks auf 10 GPa entwickelt sich bei einer Temperatur von einigen hundert Celsius -Grad die Alotrope α oder Ferrit zum Alotrop ε, Epsilon, das durch Kristallisierung in einer kompakten hexagonalen Struktur gekennzeichnet ist; Das heißt, mit den kompaktesten Glaubensatomen. Dies ist die vierte Allotrope -Eisenform.

Einige Studien theoretisieren die mögliche Existenz anderer Eisen Eisen unter solchem ​​Druck, aber bei noch höheren Temperaturen.

-Metallverbindung

Unabhängig von dem Eisen -Alotropo und der Temperatur, die seine Glaubensatome "veraltet" oder den Druck, der sie verdichtet, interagieren sie mit denselben Elektronen von Valencia miteinander; Dies sind diejenigen, die in ihrer elektronischen Konfiguration gezeigt werden:

[Ar] 3d⁶ 4s²

Daher gibt es acht Elektronen, die an der Metallbindung beteiligt sind, ob sie während der Allotränenübergänge schwächt oder stärken. Es sind auch diese acht Elektronen, die Eiseneigenschaften wie ihre thermische oder elektrische Leitfähigkeit definieren.

-Oxidationszahlen

Die wichtigsten Oxidationszahlen (und üblich) von Eisen sind +2 (Glaube²⁺) und der +3 (Glaube³⁺). Tatsächlich berücksichtigt die konventionelle Nomenklatur nur diese beiden Zahlen oder Zustände. Es gibt jedoch Verbindungen, in denen Eisen eine weitere Menge an Elektronen gewinnen oder verlieren können. Das heißt, die Existenz anderer Kationen wird angenommen.

Zum Beispiel kann Eisen auch +1 Oxidationszahlen haben (Glaube⁺), +4 (Glaube⁴⁺), +5 (Glaube⁵⁺), +6 (Glaube⁶⁺) und +7 (Glaube⁷⁺). Die ferratischen anionischen Spezies, hässlich₄^2-, Es hat Eisen mit einer Oxidationszahl von +6, da die vier Sauerstoffatome es auf ein solches Extrem oxidiert haben.

Ebenso kann Eisen negative Oxidationszahlen haben; wie: -4 (Glaube^4-), -2 (Glaube^2-) und -1 (Glaube^-). Verbindungen mit Eisenzentren mit diesen Elektronengewinnen sind jedoch sehr selten. Deshalb ist diese letzte Form, obwohl es Mangan in diesem Aspekt übersteigt, mit seinem Oxidationszustand viel stabilere Verbindungen.

Das Ergebnis betrachten für praktische Zwecke einfach den Glauben²⁺ oder Glaube³⁺; Die anderen Kationen sind einigen bestimmten Ionen oder Verbindungen reserviert.

Wie wird es erhalten??

Stahlschmuck, die wichtigste Eisenlegierung. Quelle: pxhere.

Rohstoffsammlung

Es muss an den Ort der am besten geeigneten Mineralien für die mineralische Ausbeutung von Eisen gelangen. Die am häufigsten verwendeten Mineralien sind Folgendes: Hämatit (Glaube₂ENTWEDER₃), Magnetit (Glaube₃ENTWEDER₄) Limonit (hässlich · oh · nh₂O) und Siderit (FECO₃).

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Dann besteht der erste Schritt bei der Extraktion darin, die Felsen mit Eisenerz Orenas zu sammeln. Diese Felsen werden zerkleinert, um sie in kleinen Größen zu fragmentieren. Anschließend gibt es eine Selektionsphase der Fragmente der Gesteine ​​mit Eisenmineral.

In der Auswahl werden zwei Strategien befolgt: Verwendung eines Magnetfeldes und Sedimentation in Wasser. Gesteinsfragmente sind einem Magnetfeld ausgesetzt und Fragmente mit Mineralien sind darin ausgerichtet, wobei sie getrennt werden können.

In der zweiten Methode werden die felsigen Fragmente ins Wasser abgegeben und diejenigen, die Eisen enthalten, weil sie schwerer sind.

Hochofen

Hochofen, in dem Stahl hergestellt wird. Quelle: Pixabay.

Eisenmineralien werden zu den hohen Öfen transportiert, wo sie zusammen mit Kokskohle mit dem Kraftstoffpapier und dem Kohlenstofflieferanten verschüttet werden. Darüber hinaus wird Kalkstein oder Kalkstein hinzugefügt, der der Funktion des Gründers entspricht.

In den kurzen Ofen mit der vorherigen Mischung wird heiße Luft mit einer Temperatur von 1 injiziert.000 ºC. Eisen schmilzt durch die Verbrennung von Kohle, die die Temperatur auf 1 trägt.800 ºC. Sobald Flüssigkeit als Arrabio bezeichnet wird, das sich am Boden des Ofens ansammelt.

Der Arrabio wird aus dem Ofen extrahiert und in Behälter gegossen, um für eine neue Gießerei transportiert zu werden. Während die Schlacke, Verunreinigung auf der Oberfläche des Arrabio, verworfen wird.

Der Arrabio wird durch die Verwendung von Löffel von Gussteilen in einem Konverterofen zusammen mit Kalkstein als Schmelze gegossen, und Sauerstoff wird bei hoher Temperatur eingeführt. Somit wird der Kohlenstoffgehalt reduziert und die Arrabio verfeinert, um ihn in Stahl zu verwandeln.

Anschließend wird Stahl durch elektrische Öfen zur Herstellung von Spezialstählen geleitet.

Anwendungen

-Metallic Iron

Eisenbrücke in England, eine der mit Eisen oder seinen Legierungen hergestellten Sojabruhe. Quelle: Kein maschinenlesbarer Autor zur Verfügung gestellt. Jasonjsmith nahm an (basierend auf Urheberrechtsansprüchen). [Public Domain]

Da es sich um ein niedriges Produktionsmetall handelt, formbar, duktil und in korrosionsbeständig.

Eisen wird für den Bau von: verwendet:

-Brücken

-Basen für Gebäude

-Türen und Fenster

-Boote

-Verschiedene Werkzeuge

-Rohre für Trinkwasser

-Röhrchen für die Abwassersammlung

-Gärtenmöbel

-Noten für die Sicherheit der Haushalte

Es wird auch zur Ausarbeitung von Haushaltsternsilien wie Töpfen, Pfannen, Messern, Halter verwendet. Darüber hinaus wird es zur Herstellung von Kühlschränken, Küchen, Waschmaschinen, Geschirrspüler, Mixer, Öfen, Toastern verwendet.

Kurz gesagt, Eisen ist in allen umliegenden Objekten vorhanden.

Nanopartikel

Metallic -Eisen bereiten sich auch als Nanopartikel vor, die sehr reaktiv sind und die magnetischen Eigenschaften des makroskopischen Feststoffs behalten.

Diese Glaubensbergs (und ihre mehreren zusätzlichen Morphologien) werden verwendet.

Sie können auch als katalytische Stützen bei Reaktionen dienen, bei denen Kohlenstoffbindungen gebrochen sind, C-C, C-C.

-Eisenverbindungen

Oxide

Eisen, hässliches Oxid wird als Pigment für Kristalle verwendet. Eisenoxid, Glaube₂ENTWEDER₃, Es ist die Grundlage für eine Reihe von Pigmenten, die von gelb bis rot reichen, bekannt als venezianisches Rot. Die rote Form, die Rouge genannt wird, wird verwendet, um Edelmetalle und Diamanten zu polieren.

Ferrosopherricoxid, Glaube₃ENTWEDER₄, Es wird in Ferritas, Substanzen mit hoher magnetischer Zugänglichkeit und elektrischer Widerstand verwendet, die in bestimmten Computererinnerungen und in der Magnetklebebandbeschichtung verwendet werden können. Es wurde auch als Pigment- und Poliermittel verwendet.

Sulfate

Eisensulfat aus Heptahydrat, Feso₄· 7h₂Oder es ist die häufigste Form von Eisensulfat, bekannt als grünes Vitriol oder Kupfer. Es wird als Reduktionsmittel und bei der Herstellung von Tinten, Düngemitteln und Pestiziden verwendet. Es findet auch die Verwendung in der Galvanoplastik von Eisen.

Eisensulfat, Glaube₂(SW₄)₃, Es wird verwendet, um Eisenalumin und andere Eisenverbindungen zu erhalten. Es dient als Koagulans bei der Reinigung von Abwasser und als Unterricht in Textilfarbstoff.

Chloride

Eisenchlorid, FECL₂, Es wird als Unterrichts- und Reduktionsmittel verwendet. Inzwischen Eisen Chlorid, FECL₃, Es wird als Metallchlorierungsmittel (Silber und Kupfer) und einige organische Verbindungen verwendet.

Die Behandlung des Glaubens³⁺ Mit dem Hexocianoferrato Ion [Fe (CN)₆]^-4 produziert einen blauen Niederschlag, der Preußen blau genannt wird und in Gemälden und Lack verwendet wird.

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Eisenfutter

Die Muscheln sind eine Nahrungsquelle, die reich an Eisen ist. Quelle: pxhere.

Im Allgemeinen wird eine Aufnahme von 18 mg/Eisentag empfohlen. Unter den Lebensmitteln, die es in der täglichen Ernährung vermitteln, befinden sich die folgenden:

Meeresfrüchte tragen Eisen in Hemin bei. Die Muschel trägt bis zu 28 mg Eisen pro 100 g davon; Daher würde diese Muschelmenge ausreichen, um den täglichen Eisenbedarf zu liefern.

Der Spinat enthält 3,6 mg Eisen pro 100 g. Vaccinos -Organfleisch, zum Beispiel die Kalbleber, enthält 6,5 mg Eisen pro 100 g. Es ist wahrscheinlich, dass der Beitrag des schwarzen Pudding etwas höher ist. Der schwarze Pudding besteht aus Teilen des Dünndarms, gefüllt mit Rindfleischblut.

Hülsenfrüchte wie Linsen enthalten 6,6 mg Eisen für 198 g. Rotes Fleisch enthält 2,7 mg Eisen pro 100 g. Kürbiskerne enthalten 4,2 mg pro 28 g. Quinoa enthält 2,8 mg Eisen pro 185 g. Dunkler Truthahnfleisch enthält 2,3 mg pro 100 g. Der Brokkoli enthält 2,3 mg pro 156 mg.

Der Tofu enthält 3,6 mg pro 126 g.  In der Zwischenzeit enthält schwarze Schokolade 3,3 mg pro 28 g.

Biologisches Papier

Die Funktionen, die Eisen spielt, insbesondere in Wirbeltierlebewesen, sind unzählig. Es wird geschätzt, dass mehr als 300 Enzyme für seinen Betrieb Eisen benötigen. Unter den Enzymen und Proteinen, die sie verwenden, sind die folgenden:

-Proteine ​​mit der HEMO -Gruppe und keine enzymatische Aktivität: Hämoglobin, Myoglobin und Neuroglobin.

-Enzyme mit der Hämogruppe, die am Transport von Elektronen beteiligt ist: Cytochrome A, B und F und Cytochromoxidasen und/oder Oxidaseaktivität; Oxidase -Sulfit, Cytochrom p450 Oxidase, Myeloperoxidase, Peroxidase, Katalase usw.

-Proteine, die Eisen-Zucker enthalten, die mit der Energieerzeugung beteiligt sind, betroffen sind.

-Enzyme erben nicht, dass sie Eisen als Cofaktor für ihre katalytische Aktivität verwenden: Phenylalaninhydrolase, Hydrolase -Tyrosin, Hydrolase -Tryptophan und Hydrolase im Liegen.

-Keine Hämo -Proteine, die für den Transport und die Lagerung von Eisen verantwortlich sind: Ferritin, Transferrin, Haptoglobin usw.

Risiken

Toxizität

Das Risiko einer Exposition gegenüber überschüssigem Eisen kann akut oder chronisch sein. Eine Ursache für eine akute Eisenvergiftung kann die übermäßige Aufnahme von Eisentabletten in Form von Gluconat, Fumarat usw. sein.

Eisen kann eine Reizung der Darmschleimhaut verursachen, deren Beschwerden unmittelbar nach der Einnahme manifestiert und nach 6 bis 12 Stunden verschwindet. Das absorbierte Eisen wird in verschiedenen Organen abgelagert. Diese Akkumulation kann metabolische Veränderungen verursachen.

Wenn die aufgenommene Menge an Eisen giftig ist, kann sie eine Darmperforation bei Peritonitis verursachen.

Im kardiovaskulären System erzeugt Hypovolämie, die durch gastrointestinale Blutungen und die Eisenfreisetzung aus vasoaktiven Substanzen wie Serotonin und Histamin verursacht werden können. Es kann letztendlich auftreten, massive Lebernekrose und Leberversagen.

Hämochromatismus

Der Hämochromatismus ist eine erbliche Krankheit, die den Mechanismus zur Regulierung des Körpereisens verändert hat, was sich in einer Zunahme der Blutkonzentration von Eisen und seiner Akkumulation in verschiedenen Organen manifestiert. Unter ihnen die Leber, das Herz und die Bauchspeicheldrüse.

Die anfänglichen Symptome der Krankheit sind die folgenden: Gelenkschmerzen, Bauchschmerzen, Müdigkeit und Schwäche. Mit den folgenden Symptomen und den nachfolgenden Anzeichen der Krankheit: Diabetes, Verlust des sexuellen Verlangens, Impotenz, Herzinsuffizienz und Leberversagen.

Hososiderose

Hermosiderose ist, wie unter ihrem Namen angegeben, durch die Ansammlung von Hososiderina in Geweben charakterisiert. Dies verursacht keine Gewebeschäden, kann sich jedoch zu Schäden entwickeln, die denen im Hämochromatismus ähneln, die ähnlich sind.

Hoserose kann nach folgenden Ursachen erzeugt werden: Erhöhung der Absorption von Diät -Eisen, hämolytische Anämie.

Hermosyrose und Hämochromatismus könnten auf eine unangemessene Funktion des Hepcidinhormons zurückzuführen sein, das von der Leber abgesondert wird, die in die Regulierung von Körpereisen eingreift.

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