Fakta o prvcích železa

Chemický prvek železo se řadí mezi přechodné kovy. Je znám již od starověku. Jeho objevitel ani datum objevu nejsou známy.

Datová zóna

Klasifikace:	Železo je přechodný kov
Barva:	stříbrošedá
Atomová hmotnost:	55.847
Stav:	pevná látka
Teplota tání:	1535,1 oC, 1808.2 K
Teplota varu:	2750 oC, 3023 K
Elektrony:	26
Protony:	26
Neutrony v nejhojnějším izotopu:	30
Elektronové obaly:	2,8,14,2
Elektronová konfigurace:	3d6 4s2
Hustota při 20oC:	7.87 g/cm3

Zobrazit více, včetně: Teploty, energie, oxidace,
reakce, sloučeniny, poloměry, vodivosti

Objem atomu:	7,1 cm3/mol
Struktura:	bcc: tělesově centrovaný kubický
Tvrdost:	4,0 mohs
Měrná tepelná kapacita	0,44 J g-1 K-1
Tavné teplo	13.80 kJ mol-1
Teplo atomizace	415 kJ mol-1
Teplo vypařování	349.60 kJ mol-1
1. ionizační energie	759,3 kJ mol-1
2. ionizační energie	1561.1 kJ mol-1
3. ionizační energie	2957,3 kJ mol-1
Elektronová afinita	15.7 kJ mol-1
Minimální oxidační číslo	-2
Min. běžné oxidační číslo	0
Maximální oxidační číslo	6
Maximální běžné oxidační číslo.	3
Elektronegativita (Paulingova stupnice)	1,9
Polarizační objem	8.4 Å3
Reakce se vzduchem	mírná, ⇒ Fe3O4
Reakce s 15 M HNO3	pasivní
Reakce s 6 M HCl	prudká, ⇒ H2, FeCl2
Reakce s 6 M NaOH	–
Oxid(y)	FeO, Fe2O3 (hematit), Fe3O4 (magnetit)
Hydrid(y)	žádný
Chlorid(y)	FeCl2, FeCl3
Atomický poloměr	140 pm
Iontový poloměr (1+ ion)	–
Iontový poloměr (2+ ion)	77 pm
Iontový poloměr (3+ ion)	63 pm
Iontový poloměr (1- ion)	–
Iontový poloměr (2- ion)	–
Iontový poloměr (3- ion)	–
Tepelná vodivost	80.4 W m-1 K-1
Elektrická vodivost	11,2 x 106 S m-1
Teplota tuhnutí/topení:	1535.1 oC, 1808,2 K

Červené krvinky – barva pochází ze železa v hemoglobinu. Buňky jsou zvětšené x10 000. Kdybyste je zvětšili x10 000, mohli byste umístit nohy do Seattlu a rukama se dotknout Perthu v Austrálii. Železo v hemoglobinu přenáší kyslík po našem těle. Obrázek Ref. (10)

Zblížení železného meteoritu: Meteority, jako je tento, byly pravděpodobně prvním zdrojem železa našich předků. Jedná se o úlomek meteoritu Sikhote-Alin – přibližně 93 % železa, 6 % niklu a 1 % dalších prvků. Povrch meteoritu byl během průletu atmosférou naší planety roztaven do tvaru otisku palce. Foto: Carl Allen, NASA JSC Photo S94-43472.

Železný a ocelový šrot určený k recyklaci. Jak se časy změnily; kdysi mělo železo osmkrát větší cenu než zlato.

Objevení železa

Železo je známo již od starověku.

První železo používané lidmi pravděpodobně pochází z meteoritů.

Většina objektů, které dopadají na Zemi z vesmíru, je kamenná, ale malá část, jako například ten na obrázku, jsou „železné meteority“ s obsahem železa přes 90 %.

Železo snadno koroduje, takže železné artefakty z dávných dob jsou mnohem vzácnější než předměty ze stříbra nebo zlata. Proto je obtížnější vysledovat historii železa než méně reaktivních kovů.

Artefakty vyrobené z meteoritického železa byly nalezeny již kolem roku 5000 př. n. l. (a jsou tedy staré asi 7000 let) – například železné korálky v hrobech v Egyptě. (1)

V Mezopotámii (Irák) existují důkazy, že lidé tavili železo již kolem roku 5000 př. n. l..

V Egyptě a Mezopotámii byly nalezeny artefakty vyrobené z roztaveného železa, které pocházejí z doby kolem roku 3000 př. n. l.. (1), (2), (3)

V těchto dobách bylo železo obřadním kovem; bylo příliš drahé na to, aby se používalo v každodenním životě. Asyrské spisy uvádějí, že železo bylo osmkrát cennější než zlato. (1)

Doba železná začala kolem let 1300-1200 př. n. l., kdy se železo stalo dostatečně levným, aby mohlo nahradit bronz.

Přidávání uhlíku do železa za účelem výroby oceli bylo zpočátku pravděpodobně náhodné – došlo ke spojení roztaveného železa a dřevěného uhlí z tavicího ohně. K tomu došlo pravděpodobně kolem roku 1000 př. n. l. (4)

Dokud k tomu nedošlo, existovalo jen málo technologických důvodů pro to, aby doba bronzová ustoupila době železné; techniky vylepšování železa přidáváním uhlíku (k výrobě oceli) a zpracování za studena byly nutné předtím, než by železo bylo zcela upřednostněno před bronzem. (5)

V římské době se železo používalo běžně. V 1. století Plinius Starší řekl: „Pomocí železa stavíme domy, štípeme skály a vykonáváme tolik dalších užitečných činností v životě“. (6)

Původ chemické značky Fe pochází z latinského slova „ferrum“, které znamená železo. Samotné slovo železo pochází z anglosaského ‚iren‘.

Zajímavá fakta o železe

• Předpokládá se, že jednu třetinu hmotnosti Země tvoří železo, jehož většina leží hluboko uvnitř planety, v jádře.
• Země má dostatek železa na vytvoření tří nových planet, z nichž každá má stejnou hmotnost jako Mars.
• Předpokládá se, že cirkulace tekutého železa v hlubinách Země vytváří elektrické proudy, které vytvářejí magnetické pole naší planety.
• Železo je nezbytné pro vývoj lidského mozku. Nedostatek železa u dětí vede mimo jiné ke zhoršené schopnosti učit se. (7)
• V dávných dobách lidé nevěděli, jak velké množství železa se na Zemi nachází. Jejich jediným zdrojem kovového železa byly meteority. Z asyrských spisů se dozvídáme, že železo bylo osmkrát cennější než zlato. Kromě toho, že bylo železo vzácné, mohlo být velmi žádané také proto, že pocházelo z nebe a bylo považováno za dar bohů: staří Egypťané mu říkali „ba-ne-pe“, což znamená „kov nebes“. Spojení s nebem posilují texty z pyramid, které se překládají např. jako: „mé kosti jsou železo a mé údy jsou nepomíjivé hvězdy“. (8) (9)
• Železo bylo prvním objeveným magnetickým kovem. Lodní kameny používali starověcí navigátoři, protože je bylo možné použít jako kompas, který ukazoval na severní magnetický pól; to popsal starořecký filozof Thalés z Milétu v roce 600 př. n. l.. Kameny se vyráběly z magnetitu, což je přirozeně se vyskytující oxid železa. Vzorec magnetitu je FeO.Fe2O3.
• Někteří živočichové mají šestý smysl – magnetický smysl. Magnetit byl nalezen u celé řady živočichů, včetně včel medonosných, poštovních holubů a delfínů. Tato zvířata jsou citlivá na zemské magnetické pole, což jim pomáhá v orientaci.
• Meteorit Hoba v Namibii je největší přirozeně se vyskytující kus železa na světě, váží přes 60 tun. Je tvořen 82-83 % železa, 16-17 % niklu, asi 1 % kobaltu a velmi malými stopami dalších prvků. Meteorit Hoba je největším jednotlivým meteoritem, který byl kdy nalezen.
• Železo je feromagnetické. Feromagnetismus je nejsilnějším typem magnetismu. Dalšími běžnými feromagnetickými kovy jsou nikl a kobalt.
• Velmi silné magnety lze vyrobit pomocí železa, niklu nebo kobaltu ve spojení s kovy vzácných zemin. Magnety NIB (neodym – železo – bór) byly vynalezeny na počátku 80. let 20. století. Jedná se o slitinu v poměru Nd2Fe14B. Používají se v počítačích, mobilních telefonech, lékařských přístrojích, hračkách, motorech, větrných turbínách a audio systémech.

Železo hoří v čistém kyslíku za vzniku oxidu železitého.

Nyní se obráceně než na prvním videu oxid železitý redukuje zpět na železo.

Vzhled a vlastnosti

Škodlivé účinky:

Železo se považuje za netoxické.

Vlastnosti:

Železo je kujný, šedý, poměrně měkký kov a je středně dobrým vodičem tepla a elektřiny.

Přitahuje magnety a lze jej snadno zmagnetizovat.

Čistý kov je chemicky velmi reaktivní, na vlhkém vzduchu snadno rezaví a vytváří červenohnědé oxidy.

Existují tři alotropické formy železa, známé jako alfa, gama a delta.

Alfa železo, známé také jako ferit, je za normálních teplot stabilní formou železa.

Použití železa

Železo je nejlevnější a nejdůležitější ze všech kovů – důležité v tom smyslu, že železo je v drtivé většině nejpoužívanějším kovem a tvoří 95 % celosvětové produkce kovů.

Ze železa se vyrábí ocel a další slitiny důležité ve stavebnictví a výrobě.

Železo je také životně důležité pro fungování živých organismů, přenáší kyslík v krvi prostřednictvím molekuly hemoglobinu.

Výskyt a izotopy

Výskyt v zemské kůře: 5,6 % hmotnosti, 2,1 % molů

Výskyt ve sluneční soustavě: 1000 dílů na milion hmotnosti, 30 dílů na milion molů

Cena, čisté: 7,2 USD za 100 g

Cena, volně ložené: 0,02 USD za 100 g

Zdroj: Železo se v přírodě volně nevyskytuje, ale nachází se v železných rudách, jako je hematit (Fe2O3), magnetit (Fe3O4) a takonit. Komerčně se železo vyrábí v peci při teplotách kolem 2000 oC redukcí hematitu nebo magnetitu uhlíkem.

Izotopy: Železo má 24 izotopů, jejichž poločasy rozpadu jsou známy, s hmotnostními čísly 46 až 69. Přirozeně se vyskytující železo je směsí čtyř izotopů a vyskytují se v uvedených procentech: 54Fe (5,8 %), 56Fe (91,8 %), 57Fe (2,1 %) a 58Fe (0,3 %).

1. Henry Maryon, Early Near Eastern Steel Swords. 65, 1961, American Journal of Archaeology p1.
2. Michael D. Fenton, Mineral Commodity Profiles – Iron and Steel. 2005, U.S. Geological Survey.
3. R. Fenton. J. Forbes, Studies in Ancient Technology, IX, 1965, s247.
4. Michael Woods, Mary B. Woods, Ancient Machines: From Wedges to Waterwheels., 2000, s30, Runestone Press.
5. Vincent C. Pigott, The Archaeometallurgy of the Asian Old World, 1999, s28, UPenn Museum of Archaeology.
6. Mary Elvira Weeks, Discovery of the Elements., 2003, s5, Kessinger Publishing.
7. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17101454.
8. John G. Burke, Cosmic Debris: Meteority v dějinách., 1986, s229, University of California Press.
9. Robert G. Bauval, Investigation on the origins of the benben stone (Vyšetřování původu benbenova kamene). 14, 1989, Diskuse v egyptologii.
10. Obrázek: CDC

Citujte tuto stránku

Pro online odkazování zkopírujte a vložte jednu z následujících možností:

<a href="https://www.chemicool.com/elements/iron.html">Iron</a>

nebo

<a href="https://www.chemicool.com/elements/iron.html">Iron Element Facts</a>

Chcete-li tuto stránku citovat v akademickém dokumentu, použijte následující citaci v souladu s MLA:

"Iron." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 06 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/iron.html>.

.