Cyklus železa v přírodě. Železné bakterie. Extrakce a aplikace železa

Co je železo, odkud pochází a jak ho extrahují? Tento užitečný kov má mnoho aplikací. Chemický prvek hraje ve světovém průmyslu důležitou roli a oběh železa v přírodě hraje důležitou roli v životě planety.

Co je železo?

Železo je kovový prvek, který je velmi chemicky reaktivní, zvláště když interaguje s kyslíkem. Toto je jeden z nejběžnějších prvků na Zemi a ve vesmíru. Atomy železa obsahují 26 jader v jádrech. Chemický symbol - Fe (ferum) pochází z latinského názvu ferum. Ve své čisté podobě je měkký a křehký kov, který je zesílen nečistotami. Při kombinaci s uhlíkem vzniká ocel, která produkuje více než 98% železné rudy vyráběné dnes.

Všechny atomy železa ve vesmíru se vytvořily v jádrech hvězd v závěrečných fázích fúze a poté byly propuštěny do vesmíru hvězdnými výbuchy. Jedná se o čtvrtý největší prvek zemské kůry po křemíku, kyslíku a hliníku. Co je železo? Toto je nejvíce obyčejný prvek, který tvoří naši planetu, ačkoli většina z této hmoty je mnohem nižší než povrch - v jádru Země. Je přítomen téměř ve všech skalách kůry a pláště jako chemická složka stovek různých minerálů.

Železná ruda

V čisté podobě je tento kov vzácný. Některé meteority obsahují elementární železo. Tento prvek chemicky reaguje s kyslíkem a vodou a vytváří minerály obsahující železo. Každý kámen, který obsahuje dostatečné množství tohoto kovu, získaného pro ekonomické účely, se nazývá železná ruda. Mezi nejčastější minerály patří:

• oxid železa (vzorec Fe₂O₃), který se vytváří pod vlivem kyslíku;
• hydratovaný oxid železitý, který se tvoří při reakci ve vodě.

Nejdůležitější železné rudy jsou minerály oxidu železa, nazývané hematit a magnetit. Vysoká koncentrace Fe činí z nich nejvhodnější v průmyslu. Odběr železa se provádí na největších ložiscích rudy. Nejčastěji se jedná o formace, které jsou starověké sedimentární horniny. Obsahují vrstvy minerálních oxidů železa (vzorec Fe₂O₃) až do hloubky několika centimetrů.

Kde najdu železa?

Při pokojové teplotě je to tuhá látka. Je to lesklý šedý kov, který v průběhu času hrdla, když je vystaven vlhkému vzduchu. Kombinuje se s mnoha jinými kovy, které vytvářejí slitiny. Oblasti použití železa jsou poměrně rozsáhlé. Při kombinaci s uhlíkem získává ocel. Může být také kombinován s jinými kovy, jako je nikl, chrom a wolfram. Tyto slitiny jsou velmi trvanlivé a mohou být použity pro výrobu mostů a budov.

Železo je velmi starodávný prvek, který byl na Zemi dlouho používán. Objekty z něj byly nalezeny i ve starověkém Egyptě. Tam bylo dokonce celé období (1200-500 př.nl), pojmenovaný na jeho počest, - Iron Age, kdy byla zvyklá vyrábět zbraně a zbraně. Chcete-li najít tento užitečný kov, musíte se podívat hluboko pod zemí. To se nachází jak v zemské kůře, tak v jádru Země. Na Zemi je více železa než jakýkoli jiný kov. Tento prvek se nachází na jiných planetách, včetně jádra Jupitera a Saturnu, stejně jako na červeném prašném povrchu Marsu (v této souvislosti se nazývala Červená planeta).

Zemní oběh železa v přírodě

Železo (Fe) sleduje geochemický cyklus, stejně jako mnoho jiných živin. Obvykle se uvolňuje do půdy nebo do oceánu skrze zvětrávání skal nebo vulkanických výbuchů. V suchozemském ekosystému rostliny nejprve absorbují železo kořeny z půdy. Jedná se o nesmírně důležitou živinu, která se pohybuje mezi živými organismy a geosférou.

Železo je důležitá omezující živina pro rostliny, které ji používají k produkci chlorofylu. Fotosyntéza závisí na odpovídající dodávce tohoto kovu. Rostliny ji asimilují od půdy až po kořeny. Zvířata konzumují rostliny a používají je k produkci hemoglobinu. Když zemřou, rozkládají se a bakterie vracejí kov do půdy.

Železný cyklus moře

Mořská cirkulace železa v přírodě je velmi podobná zemnímu cyklu. Tento proces je velmi důležité vzhledem k určité mikroorganismy, které oxidují na hydroxid kovu a přijímání uhlíku z oxidu uhličitého. Železné bakterie v řece, moře nebo jakýkoli jiný subjekt z extraktu vodní energie pro svého životního cyklu a po jeho dokončení, se hromadí v půdě ve formě bažiny rudy.

Role železa v oceánských ekosystémech je také významná. Hlavními výrobci, které absorbují tento kov, jsou obvykle fytoplanktony nebo sinic. Poté je železo vstřebáváno spotřebiteli, když jedí tyto bakterie. Cyklus železa v přírodě je extrémně složitý proces. Závisí to na mnoha souvisejících faktorech: chemických reakcích, typech biotopů a skupinách mikrobů. To vše je spojeno s jinými, ne méně důležitými biogeochemickými cykly Země.

Obecné charakteristiky

Železo ve formě různých kombinovaných rud je jedním z nejběžnějších prvků tvořících asi 5% zemské kůry. Nejdůležitějšími minerály obsahujícími železo jsou oxidy a sulfidy (hematit, magnetit, goethit, pyrit, marcasit). Tento kov je také přítomen v meteoritech, na jiných planetách a na slunci. Železo se nachází v mořské i sladké vodě.

Zajímavé fakty

Zde jsou některé zajímavé fakty o tomto zdánlivě jednoduchém chemickém prvku:

• Železo je nejdůležitějším stavebním kamenem rostlinné výživy, která pomáhá přenášet kyslík v krvi, čímž podporuje život na Zemi.
• Jedná se o křehkou pevnou látku, klasifikovanou jako kov ve skupině 8 v periodické tabulce prvků. V čisté formě rychle koroduje vystavením vlhkému vzduchu a vysokým teplotám.
• Jedná se o čtvrtý nejběžnější prvek zemské kůry váhou a většina jádra Země se předpokládá, že se skládá ze železa.
• Většina z nich se používá výroba oceli - slitiny železa a uhlíku, které se zase používají ve výrobě a konstrukci, například pro výrobu železobetonu.
• Nerezová ocel, obsahující nejméně 10,5% chrómu, má vysokou odolnost proti korozi. Používá se v kuchyňských nádobách a nádobách, jako jsou hrnce z nerezové oceli.
• Přidání dalších prvků může poskytnout nové užitečné vlastnosti oceli. Například nikl zvyšuje odolnost slitiny a činí ji odolnější vůči teplu a kyselinám.

Stručné informace o prvku Fe

• Počet protonů v jádře: 26.
• Atomový symbol: Fe.
• Průměrná hmotnost atomu je 55,845 g / mol.
• Hustota: 7,874 gramů na krychlový centimetr.
• Fáze při pokojové teplotě: pevná látka.
• Teplota tání: 1538 ° C ⁰C.
• Bod varu: 2861 ⁰C.
• Počet izotopů: 33.
• Stabilní izotopy: 4.

Hlavní aplikace

Železo se používá v mnoha odvětvích, jako je elektronika, výroba, automobilový průmysl a stavebnictví. Níže jsou oblasti použití železa:

• Jako primární součást železné kovy, slitiny a ocel.
• Slitiny používající uhlík, nikl, chrom a různé další prvky k výrobě litiny nebo oceli.
• V magnetech.
• V hotových kovových produktech.
• V průmyslových zařízeních.
• V dopravním zařízení.
• V nástrojích.
• V hračkách a sportovním zboží.

Železo tvoří 5% zemské kůry a je jedním z nejběžnějších a nejčastěji používaných kovů. Tento prvek se také nachází v mase, bramborách a zelenině a je důležitý pro zvířata a lidi. To je nedílná součást hemoglobinu. Kov je vzhledově šedý a velmi tvárný a tvárný. Snadno se rozpouští v zředěných kyselinách a je chemicky aktivní. Hlavními oblastmi výroby železa jsou Čína, Austrálie, Brazílie, Rusko a Ukrajina.