Цикълът на желязото в природата. Железни бактерии. Извличане и нанасяне на желязо

Какво е желязото, откъде идва и как го извличат? Този полезен метал има много приложения. Химическият елемент играе важна роля в световната индустрия, а циркулацията на желязо в природата играе важна роля в живота на планетата.

Какво е желязото?

Желязото е метален елемент, който е много химически реактивен, особено когато взаимодейства с кислорода. Това е един от най-често срещаните елементи на Земята и в космоса. Атомите на желязо съдържат 26 протона в техните ядра. Химическият символ - Fe (ferum) произлиза от латинското име ferum. В чиста форма е мек и чуплив метал, който се усилва от примеси. Когато се комбинира с въглерод, се произвежда стомана, която произвежда повече от 98% от произведената днес желязна руда.

Всички железни атоми във Вселената се образуваха в ядрата на звездите в последните етапи на сливането и след това бяха освободени в космоса чрез звездни експлозии. Това е четвъртият по големина елемент в земната кора след силиций, кислород и алуминий. Какво е желязото? Това е най-честият елемент, който съставлява нашата планета, макар че по-голямата част от нея по маса е много по-ниска от повърхността - в сърцевината на Земята. Той присъства в почти всички скали на кората и мантията като химически компонент на стотици различни минерали.

Желязна руда

В чиста форма този метал е рядък. Някои метеорити съдържат елементарно желязо. Този елемент реагира химически с кислород и вода, за да произведе желязо-съдържащи минерали. Всеки камък, който съдържа достатъчно количество от този метал, извлечен за икономически цели, се нарича желязна руда. Най-често срещаните минерали са:

• железен оксид (формула Fe₂О₃), която се образува под въздействието на кислород;
• хидратиран железен оксид, който се образува в резултат на реакцията във вода.

Най-важните железни руди са минералите на железен оксид, наречени хематит и магнетит. Високата концентрация на Fe ги прави най-предпочитани в индустрията. Извличането на желязо се извършва при най-големите отлагания на рудата. Най-често това са формации, които са стари седиментни скали. Те съдържат слоеве от минерали от железен оксид (формулата Fe₂О₃) с дебелина до няколко сантиметра.

Къде мога да намеря желязо?

При стайна температура тя е твърда. Това е лъскав сив метал, който се губи във времето, когато е изложен на влажен въздух. Той се комбинира с много други метали, за да образува сплави. Областите на приложение на желязото са доста големи. Когато се комбинира с въглерод, се получава стомана. Може да се комбинира и с други метали като никел, хром и волфрам. Тези сплави са много издръжливи и могат да се използват за мостове и сгради.

Желязото е много древен елемент, който се използва дълго време на Земята. Обекти от него се откриват дори в древен Египет. Имаше дори цял период от време (1200-500 г. пр.н.е.), кръстен в негова чест, - Желязна епоха, когато се използваше за оръжия и оръжия. За да намерите този полезен метал, трябва да го погледнете дълбоко под земята. Той се намира както в земната кора, така и в сърцевината на Земята. На Земята има повече желязо, отколкото всеки друг метал. Този елемент може да се намери на други планети, включително ядрото на Юпитер и Сатурн, както и на червената прашна повърхност на Марс (в тази връзка се наричаше Червената планета).

Наземна циркулация на желязо в природата

Желязото (Fe) следва геохимичния цикъл, както и много други хранителни вещества. Обикновено се освобождава в почвата или в океана чрез изветрянето на скали или вулканични изригвания. В земната екосистема растенията първо абсорбират желязо през корените от почвата. Това е изключително важно хранително вещество, което се движи между живите организми и геосферата.

Желязото е важно ограничаващо хранително вещество за растенията, които го използват за производство на хлорофил. Фотосинтезата зависи от адекватното снабдяване с този метал. Растенията го асимилират от почвата до корените. Животните консумират растения и ги използват за производството на хемоглобин. Когато умрат, те се разлагат и бактериите връщат метала в почвата.

Морски цикъл на желязото

Морската циркулация на желязо в природата е много подобна на земния цикъл. Този процес се дължи на жизнената активност на някои микроорганизми, които окисляват метала до хидроксид и получават въглерод от въглероден диоксид. Желязните бактерии в реката, морето или друго тяло от водна екстрактна енергия за жизнения им цикъл и след завършването им се утаяват в почвата под формата на блатна руда.

Ролята на желязото в океанските екосистеми също е значителна. Основните производители, които абсорбират този метал, обикновено са фитопланктон или цианобактерии. След това желязото се абсорбира от потребителите, когато ядат тези бактерии. Цикълът на желязо в природата е изключително сложен процес. Това зависи от редица съпътстващи фактори: химични реакции, видове местообитания и групи от микроби. Всичко това го свързва с други, не по-малко важни биогеохимични цикли на Земята.

Общи характеристики

Желязото под формата на различни комбинирани руди е един от най-често срещаните елементи, съставляващи около 5% от земната кора. Най-важните минерали, съдържащи желязо, са оксиди и сулфиди (хематит, магнетит, гьотит, пирит, маркасит). Този метал присъства и в метеорити, на други планети и на слънце. Желязото се среща в морската и прясна вода.

Интересни факти

Ето някои интересни факти за този привидно прост химически елемент:

• Желязото е най-важният градивен елемент за храненето на растенията, което спомага за пренасянето на кислород в кръвта, като по този начин подпомага живота на Земята.
• Това е крехко твърдо вещество, класифицирано като метал в група 8 в периодичната таблица на елементите. Той в чиста форма бързо корозира от излагане на влажен въздух и високи температури.
• Това е четвъртият най-често срещан елемент на земната кора от теглото и се смята, че по-голямата част от сърцевината на Земята се състои от желязо.
• Повечето от тях се използват за производство на стомана - сплав от желязо и въглерод, които на свой ред се използват в производството и строителството, например за производство на стоманобетон.
• Неръждаемата стомана, съдържаща най-малко 10,5% хром, има висока устойчивост на корозия. Използва се в кухненски прибори и съдове, като саксии от неръждаема стомана.
• Добавянето на други елементи може да предостави нови полезни свойства на стоманата. Например никелът увеличава трайността на сплавта и го прави по-устойчив на топлина и киселини.

Кратка информация за елемента Fe

• Брой на протоните в ядрото: 26.
• Атомен символ: Fe.
• Средната маса на атома е 55,845 g / mol.
• Плътност: 7,874 грама на кубичен сантиметър.
• Фаза при стайна температура: твърдо вещество.
• Точка на топене: 1538 ° С ⁰C.
• Точка на кипене: 2861 ⁰C.
• Брой изотопи: 33.
• Стабилни изотопи: 4.

Основни приложения

Желязото се използва в много сектори като електроника, производство, автомобилостроене и строителство. По-долу са областите на приложение на желязото:

• Като основен компонент черни метали, сплави и стомана.
• Сплав, използваща въглерод, никел, хром и различни други елементи за производство на чугун или стомана.
• В магнитите.
• В готовите метални изделия.
• В промишлено оборудване.
• В транспортното оборудване.
• В инструментите.
• В играчки и спортни стоки.

Желязото съставлява 5% от земната кора и е един от най-често срещаните и най-използваните метали. Този елемент се среща и в месото, картофите и зеленчуците и е важен за животните и хората. Това е неразделна част от хемоглобина. Металът е сивкав на вид и е много ковък и ковък. Разтваря се лесно в разредени киселини и е химически активен. Основните области на производството на желязо са Китай, Австралия, Бразилия, Русия и Украйна.