Het chemische element ijzer wordt geclassificeerd als een overgangsmetaal. Het is al sinds de oudheid bekend. De ontdekker en de datum van ontdekking zijn onbekend.
Gegevenszone
| Classificatie: | IJzer is een overgangsmetaal |
| Kleur: | zilvergrijs |
| Atomisch gewicht: | 55.847 |
| Staat: | vast |
| Smeltpunt: | 1535.1 oC, 1808.2 K |
| kookpunt: | 2750 oC, 3023 K |
| Elektronen: | 26 |
| Protonen: | 26 |
| Neutronen in meest voorkomende isotoop: | 30 |
| Elektronenschillen: | 2,8,14,2 |
| Elektronenconfiguratie: | 3d6 4s2 |
| Dichtheid bij 20oC: | 7.87 g/cm3 |
Toon meer, o.a.: Warmte, Energieën, Oxidatie,
Reacties, Verbindingen, Stralen, Geleidbaarheden
| Atomair volume: | 7,1 cm3/mol |
| Structuur: | bcc: body-centered cubic |
| Hardheid: | 4,0 mohs |
| Specifieke warmtecapaciteit | 0,44 J g-1 K-1 |
| Smelttemperatuur | 13..80 kJ mol-1 |
| Warmte bij atomisatie | 415 kJ mol-1 |
| Warmte bij verdamping | 349.60 kJ mol-1 |
| 1ste ionisatie-energie | 759,3 kJ mol-1 |
| 2de ionisatie-energie | 1561.1 kJ mol-1 |
| 3de ionisatie-energie | 2957.3 kJ mol-1 |
| Elektronenaffiniteit | 15.7 kJ mol-1 |
| Minimum oxidatiegetal | -2 |
| Min. gemeenschappelijk oxidatiegetal | 0 |
| Maximaal oxidatiegetal | 6 |
| Max. gemeenschappelijk oxidatiegetal | |
| 3 | |
| Elektronegativiteit (Pauling Schaal) | 1.9 |
| Polariseerbaarheidsvolume | 8.4 Å3 |
| Reactie met lucht | mild, ⇒ Fe3O4 |
| Reactie met 15 M HNO3 | gepassiveerd |
| Reactie met 6 M HCl | heftig, ⇒ H2, FeCl2 |
| Reactie met 6 M NaOH | – |
| Oxide(n) | FeO, Fe2O3 (hematiet), Fe3O4 (magnetiet) |
| Hydride(n) | geen |
| Chloride(n) | FeCl2, FeCl3 |
| Atomaire straal | 140 pm |
| Ionische straal (1+ ion) | – |
| Ionstraal (2+ ion) | 77 pm |
| Ionstraal (3+ ion) | 63 pm |
| Ionstraal (1- ion) | – |
| Ionstraal (2-ion) | – |
| Ionstraal (3-ion) | – |
| Warmtegeleidingscoëfficiënt | 80.4 W m-1 K-1 |
| Elektrisch geleidingsvermogen | 11,2 x 106 S m-1 |
| Vries-/Smeltpunt: | 1535.1 oC, 1808.2 K |
Rode bloedcellen – de kleur komt van ijzer in hemoglobine. De cellen zijn x10.000 vergroot. Als je 10.000 keer zou vergroten, zou je met je voeten in Seattle kunnen staan en met je handen Perth in Australië kunnen aanraken. IJzer in hemoglobine vervoert zuurstof door ons lichaam. Beeld Ref. (10)
Close up van een ijzermeteoriet: Meteorieten als deze waren waarschijnlijk de eerste bron van ijzer voor onze voorouders. Dit is een fragment van de Sikhote-Alin-meteoriet – ongeveer 93% ijzer, 6% nikkel en 1% andere elementen. Het oppervlak van de meteoriet is tijdens zijn vlucht door de atmosfeer van onze planeet in de vorm van een duimafdruk gesmolten. Foto door Carl Allen, NASA JSC Photo S94-43472.
Schroot van ijzer en staal voor recycling. Hoe de tijden zijn veranderd; ooit was ijzer acht keer meer waard dan goud.
Ontdekking van ijzer
IJzer is al bekend sinds de oudheid.
Het eerste ijzer dat door de mens werd gebruikt, is waarschijnlijk afkomstig van meteorieten.
De meeste voorwerpen die vanuit de ruimte op aarde vallen zijn steenachtig, maar een klein deel, zoals de afgebeelde, zijn ‘ijzermeteorieten’ met ijzergehaltes van meer dan 90 procent.
IJzer corrodeert gemakkelijk, dus ijzeren artefacten uit de oudheid zijn veel zeldzamer dan voorwerpen gemaakt van zilver of goud. Dit maakt het moeilijker om de geschiedenis van ijzer te achterhalen dan die van de minder reactieve metalen.
Er zijn artefacten van meteorietijzer gevonden die dateren van ongeveer 5000 v. Chr. (en dus ongeveer 7000 jaar oud zijn) – bijvoorbeeld ijzeren kralen in graven in Egypte. (1)
In Mesopotamië (Irak) is er bewijs dat mensen ijzer smolten rond 5000 v. Chr.
In Egypte en Mesopotamië zijn artefacten van gesmolten ijzer gevonden die dateren van ongeveer 3000 v. Chr. (1), (2), (3)
In die tijd was ijzer een ceremonieel metaal; het was te duur om in het dagelijks leven te worden gebruikt. Assyrische geschriften vertellen ons dat ijzer acht keer meer waard was dan goud. (1)
Het ijzertijdperk begon ongeveer 1300-1200 v. Chr. toen ijzer goedkoop genoeg werd om brons te vervangen.
Het toevoegen van koolstof aan ijzer om staal te maken was waarschijnlijk aanvankelijk toevallig – een samenkomen van gesmolten ijzer en houtskool van het smeltvuur. Dit gebeurde waarschijnlijk rond 1000 v. Chr. (4)
Totdat dit gebeurde waren er weinig technologische redenen voor het bronzen tijdperk om plaats te maken voor het ijzeren tijdperk; de technieken om ijzer te verbeteren door toevoeging van koolstof (om staal te maken) en koudbewerking waren nodig voordat ijzer volledig de voorkeur zou krijgen boven brons. (5)
In de Romeinse tijd werd ijzer veelvuldig gebruikt. In de eerste eeuw zei Plinius de Oudere: “Het is met behulp van ijzer dat wij huizen bouwen, rotsen kloven, en zoveel andere nuttige dingen in het leven doen.” (6)
De oorsprong van het chemische symbool Fe is van het Latijnse woord ‘ferrum’ dat ijzer betekent. Het woord ijzer zelf komt van ‘iren’ in het Angelsaksisch.
Interessante feiten over ijzer
- Een derde van de massa van de aarde zou uit ijzer bestaan, waarvan het grootste deel diep in de planeet ligt, in de kern.
- De aarde heeft genoeg ijzer om drie nieuwe planeten te maken, elk met dezelfde massa als Mars.
- Circulatie van vloeibaar ijzer diep in de aarde wordt verondersteld de elektrische stromen te creëren die het magnetisch veld van onze planeet creëren.
- IJzer is essentieel voor de ontwikkeling van de menselijke hersenen. IJzertekort bij kinderen leidt onder meer tot een verminderd leervermogen. (7)
- In de oudheid wisten de mensen niet hoe overvloedig ijzer op aarde was. Hun enige bron van metallisch ijzer waren meteorieten. Uit Assyrische geschriften leren wij dat ijzer acht maal waardevoller was dan goud. Naast zijn zeldzaamheid was ijzer wellicht ook zeer gewild omdat het, afkomstig uit de hemel, werd beschouwd als een geschenk van de goden: de oude Egyptenaren noemden het “ba-ne-pe”, wat “metaal van de hemel” betekent. Het verband met de hemel wordt versterkt door Piramideteksten die bijvoorbeeld vertalen naar: ‘mijn beenderen zijn van ijzer en mijn ledematen zijn de onvergankelijke sterren’. (8) (9)
- Iron was het eerste magnetische metaal dat ontdekt werd. Ldestenen werden gebruikt door oude navigators omdat ze als kompas konden worden gebruikt, wijzend naar de magnetische noordpool; dit werd beschreven door de oude Griekse filosoof Thales van Miletus in 600 voor Christus. Ldestones werden gemaakt van magnetiet, een natuurlijk voorkomend ijzeroxide. De formule van magnetiet is FeO.Fe2O3.
- Sommige dieren hebben een zesde zintuig – het magnetische zintuig. Magnetiet is gevonden in een breed scala van dieren, waaronder honingbijen, postduiven, en dolfijnen. Deze dieren zijn gevoelig voor het magnetisch veld van de aarde, waardoor ze beter kunnen navigeren.
- De Hoba meteoriet in Namibië is het grootste in de natuur voorkomende stuk ijzer ter wereld, met een gewicht van meer dan 60 ton. Hij bestaat uit 82-83% ijzer, 16-17% nikkel, ongeveer 1% kobalt en zeer kleine sporen van andere elementen. De Hoba meteoriet is de grootste enkele meteoriet ooit gevonden.
- IJzer is ferromagnetisch. Ferromagnetisme is de sterkste vorm van magnetisme. Andere veel voorkomende ferromagnetische metalen zijn nikkel en kobalt.
- Versterkte magneten kunnen worden gemaakt met ijzer, nikkel of kobalt in combinatie met zeldzame aardmetalen. NIB-magneten (Neodymium – IJzer – Borium) werden in het begin van de jaren tachtig uitgevonden. Zij zijn een legering in de verhouding Nd2Fe14B. Ze worden gebruikt in computers, mobiele telefoons, medische apparatuur, speelgoed, motoren, windturbines en audiosystemen.
Opzicht en eigenschappen
Schadelijke effecten:
IJzer wordt als niet-giftig beschouwd.
Eigenschappen:
IJzer is een buigzaam, grijs, relatief zacht metaal en is een matig goede geleider van warmte en elektriciteit.
Het wordt aangetrokken door magneten en kan gemakkelijk worden gemagnetiseerd.
Het zuivere metaal is chemisch zeer reactief en roest gemakkelijk in vochtige lucht, waarbij roodbruine oxiden worden gevormd.
Er zijn drie allotrope vormen van ijzer, bekend als alfa, gamma, en delta.
Alfa ijzer, ook bekend als ferriet, is de stabiele vorm van ijzer bij normale temperaturen.
Toepassingen van ijzer
IJzer is de goedkoopste en belangrijkste van alle metalen – belangrijk in de zin dat ijzer is overweldigend de meest gebruikte metaal, goed voor 95 procent van de wereldwijde metaalproductie.
IJzer wordt gebruikt voor de vervaardiging van staal en andere legeringen die belangrijk zijn in de bouw en de verwerkende industrie.
IJzer is ook van vitaal belang voor het functioneren van levende organismen, het transporteert zuurstof in het bloed via de hemoglobine molecule.
Bundantie en isotopen
Bundantie aardkorst: 5,6% gewicht, 2,1% naar mol
Overvloed zonnestelsel: 1000 delen per miljoen gewicht, 30 delen per miljoen naar mol
Kostprijs, zuiver: $7,2 per 100g
Kostprijs, bulk: $0,02 per 100g
Bron: IJzer komt in de natuur niet vrij voor, maar zit in ijzerertsen zoals hematiet (Fe2O3), magnetiet (Fe3O4) en taconiet. Commercieel wordt ijzer geproduceerd in een oven bij temperaturen van ongeveer 2000 oC door de reductie van hematiet of magnetiet met koolstof.
Isotopen: IJzer heeft 24 isotopen waarvan de halveringstijd bekend is, met de massagetallen 46 tot 69. Natuurlijk voorkomend ijzer is een mengsel van vier isotopen en ze worden gevonden in de getoonde percentages: 54Fe (5,8%), 56Fe (91,8%), 57Fe (2,1%) en 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, p247.
- Michael Woods, Mary B. Woods, Ancient Machines: From Wedges to Waterwheels., 2000, p30, Runestone Press.
- Vincent C. Pigott, The Archaeometallurgy of the Asian Old World., 1999, p28, UPenn Museum of Archaeology.
- Mary Elvira Weeks, Discovery of the Elements., 2003, p5, Kessinger Publishing.
- http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17101454.
- John G. Burke, Cosmic Debris: Meteorites in History., 1986, p229, University of California Press.
- Robert G. Bauval, Onderzoek naar de oorsprong van de benbensteen. 14, 1989, Discussies in de Egyptologie.
- Afbeelding: CDC
Cite this Page
Voor online linken, kopieer en plak een van de volgende:
<a href="https://www.chemicool.com/elements/iron.html">Iron</a>
of
<a href="https://www.chemicool.com/elements/iron.html">Iron Element Facts</a>
Om deze pagina te citeren in een academisch document, gebruik dan de volgende MLA-conforme citatie:
"Iron." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 06 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/iron.html>.