Det kemiske grundstof jern er klassificeret som et overgangsmetal. Det har været kendt siden oldtiden. Dets opdager og opdagelsesdato er ukendt.
Datazone
| Klassifikation: | Jern er et overgangsmetal | ||
| Farve: | sølvgrå | ||
| Atomvægt: | 55.847 | ||
| Status: | fast | ||
| Smeltepunkt: | 1535,1 oC, 1808.2 K | ||
| Kogningspunkt: | 2750 oC, 3023 K | ||
| Elektroner: | 26 | ||
| Protoner: | 26 | ||
| Neutroner i den hyppigste isotop: | 26 | ||
| Neutroner i den hyppigste isotop: | 30 | ||
| Elektronskaller: | 2,8,14,2 | ||
| Elektronkonfiguration: | 3d6 4s2 | ||
| Densitet @ 20oC: | 7.87 g/cm3 |
Vis flere, herunder: Varme, energi, oxidation,
Reaktioner, forbindelser, radier, ledningsevner
| Atomvolumen: | 7,1 cm3/mol | ||
| Struktur: | bcc: kropscentreret kubisk | ||
| Hårdhed: | 4,0 mohs | ||
| Specifik varmekapacitet | 0,44 J g-1 K-1 | ||
| Smeltningsvarme | 13.80 kJ mol-1 | ||
| Forstøvningsvarme | 415 kJ mol-1 | ||
| Fordampevarme | 349.60 kJ mol-1 | ||
| 1. ioniseringsenergi | 759,3 kJ mol-1 | ||
| 2. ioniseringsenergi | 1561.1 kJ mol-1 | ||
| 3. ioniseringsenergi | 2957,3 kJ mol-1 | ||
| Elektronaffinitet | 15.7 kJ mol-1 | ||
| Minimalt oxidationstal | -2 | ||
| Min. fælles oxidationsnr. | 0 | ||
| Maksimalt oxidationstal | 6 | ||
| Maks. fælles oxidationsnr. | 3 | ||
| Elektronegativitet (Pauling-skalaen) | 1,9 | ||
| Polarisérbarhedsmængde | 8.4 Å3 | ||
| Reaktion med luft | mild, ⇒ Fe3O4 | ||
| Reaktion med 15 M HNO3 | passiveret | ||
| Reaktion med 6 M HCl | kraftig, ⇒ H2, FeCl2 | ||
| Reaktion med 6 M NaOH | – | ||
| Oxid(er) | FeO, Fe2O3 (hæmatit), Fe3O4 (magnetit) | ||
| Hydrid(er) | ingen | ||
| Chlorid(er) | FeCl2, FeCl3 | ||
| Atomradius | 140 pm | ||
| Ionisk radius (1+ ion) | – | ||
| Ionisk radius (2+ ion) | 77 pm | ||
| Ionisk radius (3+ ion) | 63 pm | ||
| Ionisk radius (1- ion) | |||
| Ionisk radius (2-ion) | – | ||
| Ionisk radius (3-ion) | – | ||
| Varmeledningsevne | 80.4 W m-1 K-1 | ||
| Elektrisk ledningsevne | 11,2 x 106 S m-1 | ||
| Frost-/smeltepunkt: | 1535.1 oC, 1808,2 K |
Røde blodlegemer – farven kommer fra jern i hæmoglobin. Cellerne er forstørret x10.000. Hvis du forstørrede x10.000, kunne du placere dine fødder i Seattle og røre Perth, Australien med dine hænder. Jern i hæmoglobin transporterer ilt rundt i vores krop. Billede Ref. (10)
Nærbillede af en jernmeteorit: Meteoritter som denne var sandsynligvis vores forfædres første kilde til jern. Dette er et fragment af Sikhote-Alin-meteoritten – ca. 93 % jern, 6 % nikkel og 1 % andre grundstoffer. Meteorittens overflade er blevet smeltet i form af tommelfingeraftryk under dens flyvning gennem vores planets atmosfære. Foto af Carl Allen, NASA JSC Photo S94-43472.
Skrot af jern og stål til genbrug. Hvor har tiderne dog ændret sig; jern var engang otte gange mere værd end guld.
Fund af jern
Jern har været kendt siden oldtiden.
Det første jern, der blev brugt af mennesker, stammer sandsynligvis fra meteoritter.
De fleste genstande, der falder til jorden fra rummet, er stenede, men en lille del, som f.eks. den på billedet, er ‘jernmeteoritter’ med et jernindhold på over 90 procent.
Jern korroderer let, så artefakter af jern fra oldtiden er langt sjældnere end genstande af sølv eller guld. Det gør det sværere at spore jernets historie end de mindre reaktive metaller.
Artefakter fremstillet af meteoritjern er fundet fra ca. 5000 f.Kr. (og er således ca. 7000 år gamle) – f.eks. jernperler i grave i Egypten. (1)
I Mesopotamien (Irak) er der beviser for, at folk smeltede jern omkring 5000 f.Kr.
Der er fundet genstande lavet af smeltet jern fra omkring 3000 f.Kr. i Egypten og Mesopotamien. (1), (2), (3)
På den tid var jern et ceremonielt metal; det var for dyrt til at blive brugt i hverdagen. Assyriske skrifter fortæller os, at jern var otte gange mere værdifuldt end guld. (1)
Jernalderen begyndte omkring 1300-1200 f.Kr., da jern blev billigt nok til at erstatte bronze.
Tilsætning af kulstof til jern for at fremstille stål var i begyndelsen sandsynligvis tilfældig – en sammenblanding af smeltet jern og trækul fra smelteilden. Dette skete sandsynligvis omkring 1000 f.Kr. (4)
Indtil dette skete, var der kun få teknologiske grunde til, at bronzealderen skulle vige pladsen for jernalderen; teknikkerne til at forbedre jern ved at tilsætte kulstof (for at lave stål) og koldbearbejdning var nødvendige, før jern helt og holdent ville blive foretrukket frem for bronze. (5)
Jern blev brugt almindeligt i romersk tid. I det første århundrede sagde Plinius den Ældre: “Det er ved hjælp af jern, at vi bygger huse, kløver klipper og udfører så mange andre nyttige funktioner i livet”. (6)
Oprindelsen af det kemiske symbol Fe stammer fra det latinske ord “ferrum”, der betyder jern. Selve ordet jern kommer af ‘iren’ på angelsaksisk.
Interessante fakta om jern
- En tredjedel af Jordens masse menes at bestå af jern, hvoraf det meste ligger dybt inde på planeten, i kernen.
- Jorden har nok jern til at lave tre nye planeter, der hver har samme masse som Mars.
- Cirkulationen af flydende jern dybt inde i jorden menes at skabe de elektriske strømme, der skaber vores planets magnetfelt.
- Jern er afgørende for den menneskelige hjerneudvikling. Jernmangel hos børn fører bl.a. til nedsat evne til at lære. (7)
- I oldtiden vidste man ikke, hvor meget rigeligt jern der var på Jorden. Deres eneste kilde til metallisk jern var meteoritter. Fra assyriske skrifter erfarer vi, at jern var otte gange mere værdifuldt end guld. Ud over sin sjældenhed kan jern også have været meget eftertragtet, fordi det, da det kom fra himlen, blev anset for at være en gave fra guderne: De gamle egyptere kaldte det “ba-ne-pe”, hvilket betyder “himlens metal”. Forbindelsen med himlen forstærkes af pyramidetekster, som f.eks. kan oversættes til: “Mine knogler er af jern, og mine lemmer er de uforgængelige stjerner”. (8) (9)
- Jern var det første magnetiske metal, der blev opdaget. Lodsten blev brugt af antikke navigatører, fordi de kunne bruges som kompasser, der pegede på den magnetiske nordpol; dette blev beskrevet af den antikke græske filosof Thales af Milet i 600 f.Kr. Lodsten blev fremstillet af magnetit, som er et naturligt forekommende jernoxid. Magnetitens formel er FeO.Fe2O3.
- Nogle dyr har en sjette sans – den magnetiske sans. Magnetit er blevet fundet i en lang række dyr, herunder honningbier, brevduer og delfiner. Disse dyr er følsomme over for jordens magnetfelt, hvilket hjælper deres evne til at navigere.
- Hoba-meteoritten i Namibia er det største naturligt forekommende stykke jern i verden med en vægt på over 60 tons. Den består af 82-83 % jern, 16-17 % nikkel, ca. 1 % kobolt og meget små spor af andre grundstoffer. Hoba-meteoritten er den største enkeltstående meteorit, der nogensinde er fundet.
- Jern er ferromagnetisk. Ferromagnetisme er den stærkeste form for magnetisme. Andre almindelige ferromagnetiske metaller er nikkel og kobolt.
- Det er muligt at fremstille meget kraftige magneter ved hjælp af jern, nikkel eller kobolt i forbindelse med sjældne jordarters metaller. NIB-magneter (neodym – jern – bor) blev opfundet i begyndelsen af 1980’erne. De er en legering i proportionerne Nd2Fe14B. De anvendes i computere, mobiltelefoner, medicinsk udstyr, legetøj, motorer, vindmøller og lydsystemer.
Udseende og egenskaber
Skadelige virkninger:
Jern anses for at være ugiftigt.
Egenskaber:
Jern er et duktilt, gråt, relativt blødt metal og er en moderat god leder af varme og elektricitet.
Det tiltrækkes af magneter og kan let magnetiseres.
Det rene metal er kemisk set meget reaktivt og ruster let i fugtig luft og danner rødbrune oxider.
Der findes tre allotrope former af jern, kendt som alfa, gamma og delta.
Alfajern, også kendt som ferrit, er den stabile form af jern ved normale temperaturer.
Udnyttelse af jern
Jern er det billigste og vigtigste af alle metaller – vigtigt i den forstand, at jern er det overvejende mest anvendte metal og tegner sig for 95 procent af den verdensomspændende metalproduktion.
Jern bruges til at fremstille stål og andre legeringer, der er vigtige i byggeri og produktion.
Jern er også afgørende for levende organismers funktion, idet det transporterer ilt i blodet via hæmoglobinmolekylet.
Forsyning og isotoper
Forsyning jordskorpen: 5,6 vægtprocent, 2,1 molprocent
Forsyning solsystemet: 1000 vægtdele pr. million, 30 molpartier pr. million
Omkostninger, ren: $7,2 pr. 100 g
Omkostninger, bulk: $0,02 pr. 100 g
Kilde: Jern findes ikke frit i naturen, men findes i jernmalme som hæmatit (Fe2O3), magnetit (Fe3O4) og taconit. I kommercielt øjemed fremstilles jern i en ovn ved temperaturer på ca. 2000 oC ved reduktion af hæmatit eller magnetit med kulstof.
Isotoper: Jern har 24 isotoper, hvis halveringstider er kendt, med massetal 46 til 69. Naturligt forekommende jern er en blanding af fire isotoper, og de findes i de viste procentdele: 54Fe (5,8 %), 56Fe (91,8 %), 57Fe (2,1 %) og 58Fe (0,3 %).
- Henry Maryon, Early Near Eastern Steel Swords., 65, 1961, American Journal of Archaeology p1.
- Michael D. Fenton, Mineral Commodity Profiles – Iron and Steel., 2005, U.S. Geological Survey.
- R. J. Forbes, Studies in Ancient Technology., IX, 1965, s247.
- Michael Woods, Mary B. Woods, Ancient Machines: From Wedges to Waterwheels, 2000, s30, Runestone Press.
- Vincent C. Pigott, The Archaeometallurgy of the Asian Old World, 1999, s28, UPenn Museum of Archaeology.
- Mary Elvira Weeks, Discovery of the Elements, 2003, s5, Kessinger Publishing.
- http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17101454.
- John G. Burke, Cosmic Debris: Meteorites in History. 1986, s229, University of California Press.
- Robert G. Bauval, Undersøgelse om benbenstenens oprindelse. 14, 1989, Diskussioner i egyptologi.
- Billede: CDC
Citer denne side
For online linking, please copy and paste one of the following:
<a href="https://www.chemicool.com/elements/iron.html">Iron</a>
or
<a href="https://www.chemicool.com/elements/iron.html">Iron Element Facts</a>
For at citere denne side i et akademisk dokument, please use the following MLA compliant citation:
"Iron." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 06 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/iron.html>.