Det kemiska grundämnet järn räknas som en övergångsmetall. Det har varit känt sedan antiken. Dess upptäckare och upptäcktsdatum är okända.
Datazon
| Klassificering: | Järn är en övergångsmetall | |
| Färg: | silvergrått | |
| Atomvikt: | 55.847 | |
| Stat: | fast | |
| Smältpunkt: | 1535,1 oC, 1808.2 K | |
| Skokpunkt: | 2750 oC, 3023 K | |
| Elektroner: | 26 | |
| Protoner: | 26 | |
| Neutroner i den vanligaste isotopen: | 30 | |
| Elektronskal: | 2,8,14,2 | |
| Elektronkonfiguration: | 3d6 4s2 | |
| Densitet @ 20oC: | 7.87 g/cm3 |
Visa mer, inklusive: Värme, energi, oxidation,
reaktioner, föreningar, radier, ledningsförmåga
| Atomvolym: | 7,1 cm3/mol |
| Struktur: | bcc: body-centered cubic |
| Hårdhet: | 4,0 mohs |
| Specifik värmekapacitet | 0,44 J g-1 K-1 |
| Fusionsvärme | 13.80 kJ mol-1 |
| Förbränningsvärme | 415 kJ mol-1 |
| Förångningsvärme | 349.60 kJ mol-1 |
| 1:a joniseringsenergi | 759,3 kJ mol-1 |
| 2:a joniseringsenergi | 1561.1 kJ mol-1 |
| 3:e joniseringsenergi | 2957,3 kJ mol-1 |
| Elektronaffinitet | 15.7 kJ mol-1 |
| Minimalt oxidationstal | -2 |
| Min. | |
| Maximalt oxidationstal | 6 |
| Maximalt gemensamt oxidationsnummer. | 3 |
| Elektronegativitet (Paulingskala) | 1,9 |
| Volym för polariserbarhet | 8.4 Å3 |
| Reaktion med luft | mild, ⇒ Fe3O4 |
| Reaktion med 15 M HNO3 | passiverad |
| Reaktion med 6 M HCl | kraftig, ⇒ H2, FeCl2 |
| Reaktion med 6 M NaOH | – |
| Oxid(er) | FeO, Fe2O3 (hematit), Fe3O4 (magnetit) |
| Hydrid(er) | ingen |
| Klorid(er) | FeCl2, FeCl3 |
| Atomradie | 140 pm |
| Ionisk radie (1+ jon) | – |
| Ionisk radie (2+ jon) | 77 pm |
| Ionisk radie (3+ jon) | 63 pm |
| Jonisk radie (1- jon) | – |
| Jonisk radie (2-jon) | – |
| Jonisk radie (3-jon) | – |
| Värmeledningsförmåga | 80.4 W m-1 K-1 |
| Elektrisk ledningsförmåga | 11,2 x 106 S m-1 |
| Frys- och smältpunkt: | 1535.1 oC, 1808,2 K |
Röda blodkroppar – färgen kommer från järn i hemoglobin. Cellerna är förstorade x10 000. Om du växte x10 000 skulle du kunna placera dina fötter i Seattle och röra vid Perth i Australien med dina händer. Järn i hemoglobin transporterar syre runt i våra kroppar. Bildreferens. (10)
Närbild av en järnmeteorit: Meteoriter som denna var förmodligen våra förfäders första järnkälla. Detta är ett fragment av meteoriten Sikhote-Alin – cirka 93 % järn, 6 % nickel och 1 % andra grundämnen. Meteoritens yta har smält till tumavtrycksformer under sin flygning genom vår planets atmosfär. Foto av Carl Allen, NASA JSC Photo S94-43472.
Järn- och stålskrot för återvinning. Hur tiderna har förändrats; järn var en gång i tiden värt åtta gånger mer än guld.
Järnets upptäckt
Järn har varit känt sedan urminnes tider.
Det första järnet som människan använde sig av kommer sannolikt från meteoriter.
De flesta föremål som faller till jorden från rymden är steniga, men en liten andel, som den på bilden, är ”järnmeteoriter” med en järnhalt på över 90 procent.
Järn korroderar lätt, så artefakter av järn från antiken är mycket ovanligare än föremål av silver eller guld. Detta gör det svårare att spåra järnets historia än de mindre reaktiva metallerna.
Artefakter tillverkade av meteoritjärn har hittats från cirka 5000 f.Kr. (och är alltså cirka 7000 år gamla) – till exempel järnpärlor i gravar i Egypten. (1)
I Mesopotamien (Irak) finns det bevis för att människor smälte järn omkring 5000 f.Kr.
Artefakter tillverkade av smält järn har hittats från cirka 3000 f.Kr. i Egypten och Mesopotamien. (1), (2), (3)
På den tiden var järn en ceremoniell metall; den var för dyr för att användas i vardagen. Assyriska skrifter berättar att järn var åtta gånger mer värdefullt än guld. (1)
Järnåldern började omkring 1300-1200 f.Kr. när järn blev tillräckligt billigt för att ersätta brons.
Att tillsätta kol till järn för att göra stål var troligen en tillfällighet till en början – en sammanfogning av smält järn och träkol från smältelden. Detta skedde troligen omkring 1000 f.Kr. (4)
Innan detta hände fanns det få tekniska skäl för bronsåldern att ge vika för järnåldern; teknikerna för att förbättra järnet genom att tillsätta kol (för att göra stål) och kallbearbetning behövdes innan järn helt och hållet skulle vara att föredra framför brons. (5)
Järn användes allmänt under romartiden. På första århundradet sade Plinius den äldre: ”Det är med hjälp av järn som vi bygger hus, klyver stenar och utför så många andra användbara uppgifter i livet”. (6)
Ursprunget till den kemiska symbolen Fe kommer från det latinska ordet ”ferrum” som betyder järn. Själva ordet järn kommer från ’iren’ på anglosaxiska.
Interessanta fakta om järn
- En tredjedel av jordens massa tros bestå av järn, varav det mesta ligger djupt inne i planeten, i kärnan.
- Jorden har tillräckligt med järn för att skapa tre nya planeter, var och en med samma massa som Mars.
- Cirkulationen av flytande järn djupt inne i jorden tros skapa de elektriska strömmar som skapar vår planets magnetfält.
- Järn är viktigt för den mänskliga hjärnans utveckling. Järnbrist hos barn leder bland annat till försämrad inlärningsförmåga. (7)
- I forntiden visste människor inte hur mycket järn som fanns i riklig mängd på jorden. Deras enda källa till metalliskt järn var meteoriter. Från assyriska skrifter får vi veta att järn var åtta gånger mer värdefullt än guld. Förutom att järn var sällsynt kan det också ha varit mycket eftertraktat eftersom det, eftersom det kom från himlen, ansågs vara en gåva från gudarna: de gamla egyptierna kallade det ”ba-ne-pe”, vilket betyder ”himlens metall”. Kopplingen till himlen förstärks av pyramidtexter som till exempel översätts till: ”Mina ben är av järn och mina lemmar är de oförstörbara stjärnorna”. (8) (9)
- Järn var den första magnetiska metall som upptäcktes. Lodstenar användes av antika navigatörer eftersom de kunde användas som kompasser som pekade mot den magnetiska nordpolen; detta beskrevs av den antike grekiske filosofen Thales av Miletus år 600 f.Kr. Lodstenar tillverkades av magnetit, som är en naturligt förekommande järnoxid. Magnetitens formel är FeO.Fe2O3.
- Vissa djur har ett sjätte sinne – det magnetiska sinnet. Magnetit har hittats hos ett stort antal djur, bland annat honungsbin, brevduvor och delfiner. Dessa djur är känsliga för jordens magnetfält, vilket underlättar deras förmåga att navigera.
- Hoba-meteoriten i Namibia är den största naturligt förekommande järnbiten i världen och väger över 60 ton. Den består av 82-83 % järn, 16-17 % nickel, cirka 1 % kobolt och mycket små spår av andra grundämnen. Hoba-meteoriten är den största enskilda meteorit som någonsin har hittats.
- Järn är ferromagnetiskt. Ferromagnetism är den starkaste typen av magnetism. Andra vanliga ferromagnetiska metaller är nickel och kobolt.
- Väldigt kraftfulla magneter kan tillverkas med hjälp av järn, nickel eller kobolt i förening med sällsynta jordartsmetaller. NIB-magneter (neodym – järn – bor) uppfanns i början av 1980-talet. De är en legering i proportionerna Nd2Fe14B. De används i datorer, mobiltelefoner, medicinsk utrustning, leksaker, motorer, vindkraftverk och ljudsystem.
Uppträdande och egenskaper
Skadliga effekter:
Järn anses inte vara giftigt.
Egenskaper:
Järn är en formbar, grå, relativt mjuk metall och är en måttligt god ledare av värme och elektricitet.
Den attraheras av magneter och kan lätt magnetiseras.
Den rena metallen är kemiskt mycket reaktiv och rostar lätt i fuktig luft och bildar rödbruna oxider.
Det finns tre allotropa former av järn, kända som alfa, gamma och delta.
Alfajärn, även kallat ferrit, är den stabila formen av järn vid normala temperaturer.
Järnets användningsområden
Järn är den billigaste och viktigaste av alla metaller – viktigt i den bemärkelsen att järn är den överväldigande vanligaste metallen och står för 95 procent av världens metallproduktion.
Järn används för att tillverka stål och andra legeringar som är viktiga inom konstruktion och tillverkning.
Järn är också viktigt för att levande organismer ska fungera, eftersom det transporterar syre i blodet via hemoglobinmolekylen.
Förråd och isotoper
Förråd jordskorpan: 5,6 % i vikt, 2,1 % i mol
Förråd solsystemet: 1000 delar per miljon i vikt, 30 delar per miljon i mol
Kostnad, ren: 7,2 dollar per 100 g
Kostnad, bulk: 0,02 dollar per 100 g
Källa: Järn finns inte fritt i naturen utan finns i järnmalm som hematit (Fe2O3), magnetit (Fe3O4) och taconit. Kommersiellt produceras järn i en ugn vid temperaturer på cirka 2000 oC genom reduktion av hematit eller magnetit med kol.
Isotoper: Järn har 24 isotoper vars halveringstider är kända, med masstal 46-69. Naturligt förekommande järn är en blandning av fyra isotoper och de förekommer i de angivna procenttalen: 54Fe (5,8 %), 56Fe (91,8 %), 57Fe (2,1 %) och 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, Undersökning om benbenstenens ursprung. 14, 1989, Diskussioner inom egyptologin.
- Bild: CDC
Citera denna sida
För att länka online, kopiera och klistra in något av följande:
<a href="https://www.chemicool.com/elements/iron.html">Iron</a>
eller
<a href="https://www.chemicool.com/elements/iron.html">Iron Element Facts</a>
För att citera denna sida i ett akademiskt dokument, använd följande MLA-kompatibla citat:
"Iron." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 06 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/iron.html>.