В чем содержится железо: В каких продуктах много железа: главные источники

Рекомендуемая суточная норма элементарного железа зависит от возраста и пола человека. У вегетарианцев также разные потребности в железе.

Младенцы:

• От 0 до 6 месяцев: 0.27 миллиграммов (мг)
• От 7 до 12 месяцев: 11 мг

Дети:

• От 1 до 3 лет: 7 мг
• От 4 до 8 лет: 10 мг

Мужчины:

• От 9 до 13 лет: 8 мг
• От 14 до 18 лет: 11 мг
• От 19 лет и старше: 8 мг

Женщины:

• От 9 до 13 лет: 8 мг
• От 14 до 18 лет: 15 мг
• От 19 до 50 лет: 18 мг
• От 51 года и старше: 8 мг
• Во время беременности: 27 мг
• При кормлении грудью от 14 до 18 лет: 10 мг
• При кормлении грудью старше 19 лет: 9 мг

Добавки железа могут быть полезны, когда людям трудно получить достаточное количество железа только с помощью диетических мер, например, с помощью растительной диеты. Лучше попытаться потреблять достаточно пищи в одиночку, удалив или уменьшив факторы, которые могут препятствовать усвоению железа, и потребляя богатые железом продукты.

Это связано с тем, что многие продукты, богатые железом, также содержат ряд других полезных питательных веществ, которые вместе поддерживают общее состояние здоровья.

Железо помогает сохранить многие жизненно важные функции организма, включая общую энергию и концентрацию внимания, желудочно-кишечные процессы, иммунную систему и регулирование температуры тела.

Преимущества железа часто остаются незамеченными до тех пор, пока человек не получает его в достаточном количестве.Железодефицитная анемия может вызывать усталость, учащенное сердцебиение, бледность кожи и одышку.

Здоровая беременность

Объем крови и производство красных кровяных телец резко увеличиваются во время беременности, чтобы обеспечить растущий плод кислородом и питательными веществами. В результате возрастает спрос на железо. Хотя организм обычно максимизирует усвоение железа во время беременности, недостаточное потребление железа или другие факторы, влияющие на его усвоение, могут привести к дефициту железа.

Низкое потребление железа во время беременности увеличивает риск преждевременных родов и низкой массы тела при рождении, а также низких запасов железа и нарушений когнитивного или поведенческого развития у младенцев.Беременные женщины с низким содержанием железа могут быть более подвержены инфекциям, потому что железо также поддерживает иммунную систему.

Очевидно, что препараты железа необходимы беременным женщинам и женщинам с дефицитом железа. Тем не менее, исследования продолжаются в отношении возможности рекомендовать дополнительное количество железа всем беременным женщинам, даже тем, у кого уровень железа нормальный. Утверждается, что все беременные женщины должны принимать от 30 до 60 миллиграммов (мг) добавок железа каждый день беременности, независимо от уровня железа.

Энергия

Недостаток железа в рационе может повлиять на эффективность использования энергии организмом. Железо переносит кислород к мышцам и мозгу и имеет решающее значение как для умственной, так и для физической работоспособности. Низкий уровень железа может привести к потере внимания, повышенной раздражительности и снижению выносливости.

Лучшие спортивные результаты

Дефицит железа чаще встречается у спортсменов, особенно у молодых спортсменок, чем у лиц, не ведущих активный образ жизни.

Это, по-видимому, особенно верно для спортсменок, занимающихся выносливостью, например, бегунов на длинные дистанции. Некоторые эксперты предполагают, что спортсменкам-спортсменкам следует добавлять дополнительно 10 мг элементарного железа в день к текущей суточной суточной норме потребления железа.

Дефицит железа у спортсменов снижает спортивные результаты и ослабляет активность иммунной системы. Недостаток гемоглобина может значительно снизить работоспособность при физических нагрузках, поскольку снижает способность организма переносить кислород к мышцам.

Чтобы получить более подробные ресурсы о витаминах, минералах и пищевых добавках, посетите наш специализированный центр.

Железо имеет низкую биодоступность, что означает, что тонкий кишечник с трудом абсорбирует большие количества. Это снижает его доступность для использования и увеличивает вероятность дефицита.

Эффективность абсорбции зависит от ряда факторов, включая:

• источник железа
• другие компоненты диеты
• здоровье желудочно-кишечного тракта
• использование лекарств или добавок
• общее состояние человека по железу
• наличие промоторов железа, таких как витамин C

Во многих странах продукты из пшеницы и детские смеси обогащены железом.

Существует два типа диетического железа, известных как гем и негем. Пища животного происхождения, включая мясо и морепродукты, содержит гемовое железо. Гемовое железо легче усваивается организмом.

Негемовое железо, которое содержится в растениях, требует, чтобы организм предпринял несколько шагов для его усвоения. Источники железа на растительной основе включают бобы, орехи, сою, овощи и обогащенные злаки.

Биодоступность гемового железа животного происхождения может достигать 40 процентов. Однако негемовое железо из растительных источников имеет биодоступность от 2 до 20 процентов.По этой причине рекомендуемая суточная норма для вегетарианцев в 1,8 раза выше, чем для тех, кто ест мясо, чтобы компенсировать более низкий уровень усвоения растительной пищи.

Употребление продуктов, богатых витамином С, наряду с негемовыми источниками железа может значительно увеличить усвоение железа.

При соблюдении вегетарианской диеты также важно учитывать компоненты пищи и лекарства, которые блокируют или снижают абсорбцию железа, такие как:

• ингибиторы протонной помпы и омепразол, используемые для снижения кислотности содержимого желудка
• полифенолы в зерновые и бобовые, а также шпинат
• дубильные вещества в кофе, чае, некоторых винах и некоторых ягодах
• фосфаты в газированных напитках, таких как сода
• фитаты в бобах и зернах

Некоторые из лучших источников железа включают:

• Консервы из моллюсков: 3 унции (унции) содержат 26 миллиграммов (мг) железа.
• Обогащенный, простой, сухой овес: В 100 г содержится 24,72 мг.
• Белая фасоль: Одна чашка дает 21.09.
• Темный шоколад (от 45 до 69 процентов какао): В одной плитке содержится 12,99 мг.
• Приготовленные тихоокеанские устрицы: 3 унции содержат 7,82 мг.
• Приготовленный шпинат: В одной чашке содержится 6,43 мг.
• Говяжья печень: 3 унции обеспечивает 4,17 мг.
• Вареная и просушенная чечевица: Полстакана дает 3 штуки.3 мг.
• Фирменный тофу: В половине чашки содержится 2,03 мг.
• Вареный и высушенный нут: Полстакана содержит 2,37 мг.
• Консервированные, тушеные помидоры: В половине чашки содержится 1,7 мг.
• Постный, говяжий фарш: 3 унции содержат 2,07 мг.
• Средний запеченный картофель: Это дает 1,87 мг.
• Жареные орехи кешью: В 3 унциях содержится 2 мг.

Кальций может замедлять абсорбцию как гемового, так и негемового железа.В большинстве случаев типичная разнообразная диета в западном стиле считается сбалансированной с точки зрения усилителей и ингибиторов всасывания железа.

Для взрослых дозы перорального приема железа могут составлять от 60 до 120 мг элементарного железа в день. Эти дозы обычно применяются для беременных женщин с тяжелым дефицитом железа. Расстройство желудка — частый побочный эффект приема добавок железа, поэтому может помочь разделение доз в течение дня.

Взрослые со здоровой пищеварительной системой имеют очень низкий риск перегрузки железом из пищевых источников.

Люди с генетическим заболеванием, называемым гемохроматозом, подвергаются высокому риску перегрузки железом, поскольку они поглощают гораздо больше железа из пищи по сравнению с людьми без этого заболевания.

Это может привести к накоплению железа в печени и других органах. Он также может вызывать образование свободных радикалов, которые повреждают клетки и ткани, включая печень, сердце и поджелудочную железу, а также повышают риск некоторых видов рака.

Частый прием добавок железа, содержащих более 20 мг элементарного железа за один раз, может вызвать тошноту, рвоту и боль в желудке, особенно если добавка не принимается во время еды.В тяжелых случаях передозировка железа может привести к органной недостаточности, внутреннему кровотечению, коме, судорогам и даже смерти.

Важно хранить добавки железа в недоступном для детей месте, чтобы снизить риск передозировки со смертельным исходом.

По данным Poison Control, случайное употребление добавок железа было наиболее частой причиной смерти от передозировки лекарств у детей в возрасте до 6 лет до 1990-х годов.

Изменения в производстве и распространении добавок железа помогли сократить случайные передозировки железа у детей, такие как замена сахарного покрытия на железных таблетках пленочным покрытием, использование защитных крышек для бутылочек и индивидуальная упаковка высоких доз железа. В период с 1998 по 2002 год был зарегистрирован только один случай смерти от передозировки железом.

Некоторые исследования показали, что чрезмерное потребление железа может увеличить риск рака печени. Другие исследования показывают, что высокий уровень железа может увеличить риск диабета 2 типа.

Совсем недавно ученые начали исследовать возможную роль избытка железа в развитии и прогрессировании неврологических заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона. Железо также может играть прямую повреждающую роль в травмах головного мозга, которые возникают в результате кровотечения в головном мозге.Исследования на мышах показали, что высокое содержание железа увеличивает риск остеоартрита.

Добавки железа могут снизить доступность некоторых лекарств, включая леводопу, которая используется для лечения синдрома беспокойных ног и болезни Паркинсона, и левотироксина, который используется для лечения слабо функционирующей щитовидной железы.

Ингибиторы протонной помпы (ИПП), используемые для лечения рефлюксной болезни, могут снизить количество железа, которое может усваиваться организмом как из пищи, так и из пищевых добавок.

Обсудите прием препаратов железа с врачом или практикующим врачом, поскольку некоторые из признаков перегрузки железом могут напоминать признаки дефицита железа.Избыток железа может быть опасен, и добавки железа не рекомендуются, за исключением случаев диагностированного дефицита или когда человек подвержен высокому риску развития дефицита железа.

Желательно достигать оптимального уровня потребления железа и статуса с помощью диеты, а не добавок. Это может помочь свести к минимуму риск передозировки железа и обеспечить хорошее потребление других питательных веществ, содержащихся в продуктах питания наряду с железом.

Утюг

Химический элемент железо относится к переходным металлам.Это известно с давних времен. Его первооткрыватель и дата открытия неизвестны.

Зона данных

Классификация:	Железо — переходный металл
Цвет:	серебристо-серый
Атомный вес:	55,847
Состояние:	цельный
Температура плавления:	1535,1 o С, 1808,2 К
Температура кипения:	2750 o C, 3023 K
Электронов:	26
Протонов:	26
Нейтроны в наиболее распространенном изотопе:	30
Электронные оболочки:	2,8,14,2
Электронная конфигурация:	[Ar] 3d 6 4s 2
Плотность при 20 o C:	7. 87 г / см 3

Красные кровяные тельца — цвет определяется железом в гемоглобине. Клетки увеличены в 10 раз. Если вы выросли в 10 000 раз, вы могли бы поставить ноги в Сиэтл и прикоснуться к Перту, Австралия, руками. Железо в гемоглобине переносит кислород по нашему телу.Изображение Ref. ⁽¹⁰⁾

Крупным планом — железный метеорит. Подобные метеориты, вероятно, были первым источником железа нашими предками. Это фрагмент Сихотэ-Алинского метеорита — примерно 93% железа, 6% никеля и 1% других элементов. Поверхность метеорита превратилась в отпечатки пальцев во время полета через атмосферу нашей планеты. Фото Карла Аллена, АО «НАСА» Фото S94-43472.

Металлолом чёрный и стальной для вторичной переработки. Как изменились времена; железо когда-то стоило в восемь раз дороже золота.

Открытие железа

Доктор Дуг Стюарт

Железо известно с древних времен.

Первое железо, использованное людьми, вероятно, было получено из метеоритов.

Большинство объектов, падающих на Землю из космоса, являются каменными, но небольшая часть, такая как изображенная на фотографии, представляет собой «железные метеориты» с содержанием железа более 90 процентов.

Железо легко разъедает, поэтому железные артефакты древних времен встречаются гораздо реже, чем предметы из серебра или золота.Это затрудняет отслеживание истории железа, чем менее химически активных металлов.

Были найдены артефакты, сделанные из метеоритного железа, датируемые примерно 5000 годом до нашей эры (а значит, возрастом около 7000 лет) — например, железные бусы в могилах в Египте. ⁽¹⁾

Есть свидетельства того, что в Месопотамии (Ирак) люди выплавляли железо около 5000 г. до н.э.

Артефакты из плавленого железа были найдены примерно 3000 г. до н.э. в Египте и Месопотамии. ^{(1), (2), (3)}

В те времена железо было церемониальным металлом; это было слишком дорого для использования в повседневной жизни.Ассирийские писания говорят нам, что железо было в восемь раз дороже золота. ⁽¹⁾

Железный век начался примерно в 1300–1200 годах до нашей эры, когда железо стало достаточно дешевым, чтобы заменить бронзу.

Добавление углерода к железу для производства стали, вероятно, поначалу было случайным — соединение расплавленного железа и древесного угля от плавильного огня. Вероятно, это произошло около 1000 г. до н.э. ⁽⁴⁾

До этого было несколько технологических причин, по которым бронзовый век уступил место железному веку; прежде чем железо стало полностью предпочтительнее бронзы, потребовались методы улучшения железа путем добавления углерода (для производства стали) и холодной обработки. ⁽⁵⁾

Железо широко использовалось во времена Римской империи. В первом веке Плиний Старший сказал: «С помощью железа мы строим дома, раскалываем камни и выполняем множество других полезных дел в жизни». ⁽⁶⁾

Химический символ Fe происходит от латинского слова «феррум», означающего железо. Само слово железо происходит от англосаксонского слова iren.

Интересные факты о железе

• Считается, что треть массы Земли составляет железо, большая часть которого находится глубоко внутри планеты, в ядре.
• На Земле достаточно железа, чтобы образовать три новые планеты, каждая с массой Марса.
• Считается, что циркуляция жидкого железа глубоко под землей создает электрические токи, которые создают магнитное поле нашей планеты.
• Железо необходимо для развития человеческого мозга. Дефицит железа у детей приводит, помимо прочего, к снижению способности к обучению. ⁽⁷⁾
• В древности люди не знали, насколько много железа было на Земле. Единственным источником металлического железа для них были метеориты.Из ассирийских писаний мы узнаем, что железо было в восемь раз дороже золота. Помимо своей редкости, железо могло быть очень желанным, потому что, исходящее с неба, оно считалось подарком богов: древние египтяне называли его «ba-ne-pe», что означает «металл неба». «Связь с небом усиливается текстами пирамид, которые, например, переводятся так:« мои кости — железо, а мои конечности — нетленные звезды ». ^{(8) (9)}
• Железо было первым обнаруженным магнитным металлом.Магниты использовались древними мореплавателями, потому что их можно было использовать в качестве компасов, указывающих на северный магнитный полюс; это было описано древнегреческим философом Фалесом Милетским в 600 году до нашей эры. Магниты были сделаны из магнетита, который представляет собой встречающийся в природе оксид железа. Формула магнетита: FeO.Fe ₂ O ₃ .
• У некоторых животных есть шестое чувство — магнитное чувство. Магнетит был обнаружен у самых разных животных, включая медоносных пчел, почтовых голубей и дельфинов.Эти животные чувствительны к магнитному полю Земли, что помогает им ориентироваться.
• Метеорит Хоба в Намибии — крупнейший в мире кусок железа, встречающийся в природе, его вес составляет более 60 тонн. Он состоит из 82–83% железа, 16–17% никеля, около 1% кобальта и очень небольших следов других элементов. Метеорит Хоба — самый большой из когда-либо обнаруженных метеоритов.
• Железо ферромагнитное. Ферромагнетизм — самый сильный тип магнетизма. Другими распространенными ферромагнитными металлами являются никель и кобальт.
• Очень мощные магниты можно сделать из железа, никеля или кобальта в сочетании с редкоземельными металлами. Магниты NIB (неодим — железо — бор) были изобретены в начале 1980-х годов. Они представляют собой сплав в пропорциях Nd ₂ Fe ₁₄ B. Они используются в компьютерах, сотовых телефонах, медицинском оборудовании, игрушках, двигателях, ветряных турбинах и аудиосистемах.

Стружка железа притягивается природным магнетитом.Изображение Compl33t.

Железо сгорело в чистом кислороде с образованием оксида железа.

Теперь, как показано в первом видео, оксид железа снова восстанавливается до железа.

Внешний вид и характеристики

Вредное воздействие:

Железо считается нетоксичным.

Характеристики:

Железо — это пластичный серый относительно мягкий металл, который является умеренно хорошим проводником тепла и электричества.

Он притягивается магнитами и легко намагничивается.

Чистый металл очень химически активен и легко ржавеет на влажном воздухе с образованием красно-коричневых оксидов.

Есть три аллотропные формы железа, известные как альфа, гамма и дельта.

Альфа-железо, также известное как феррит, представляет собой стабильную форму железа при нормальных температурах.

Использование железа

Железо — самый дешевый и самый важный из всех металлов, важный в том смысле, что железо является наиболее часто используемым металлом, на долю которого приходится 95 процентов мирового производства металла.

Железо используется для производства стали и других сплавов, важных в строительстве и производстве.

Железо также жизненно важно для функционирования живых организмов, транспортируя кислород в крови через молекулу гемоглобина.

Численность и изотопы

Обилие земной коры: 5,6% по массе, 2,1% по молям

Солнечная система изобилия: 1000 частей на миллион по весу, 30 частей на миллион по молям

Стоимость, чистая: 7,2 доллара за 100 г

Стоимость, оптом: 0 $.02 на 100 г

Источник: В природе железо не является свободным, но содержится в железных рудах, таких как гематит (Fe ₂ O ₃ ), магнетит (Fe ₃ O ₄ ) и таконит. В промышленных масштабах железо получают в печи при температурах около 2000 ^o ° C путем восстановления гематита или магнетита углеродом.

Изотопы: Железо состоит из 24 изотопов, период полураспада которых известен, с массовыми числами от 46 до 69. Встречающееся в природе железо представляет собой смесь четырех изотопов, и они находятся в указанных процентах: ⁵⁴ Fe (5.8%), ⁵⁶ Fe (91,8%), ⁵⁷ Fe (2,1%) и ⁵⁸ Fe (0,3%).

Список литературы

1. Генри Мэрион, Ранние ближневосточные стальные мечи., 65, 1961, Американский журнал археологии, стр. 1.
2. Майкл Д. Фентон, Профили минерального сырья — железо и сталь., 2005, Геологическая служба США.
3. Р. Дж. Форбс, Исследования древних технологий., IX, 1965, стр. 247.
4. Майкл Вудс, Мэри Б. Вудс, Древние машины: от клинья до водяных колес., 2000, стр.30, Runestone Press.
5. Винсент К. Пиготт, Археометаллургия азиатского Старого Света, 1999, стр. 28, Музей археологии UPenn.
6. Мэри Эльвира Уикс, Открытие элементов., 2003, стр. 5, Kessinger Publishing.
7. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17101454.
8. Джон Г. Берк, Космический мусор: Метеориты в истории., 1986, стр. 229, University of California Press.
9. Роберт Г. Бьювэл, Исследование происхождения камня бенбен. 14, 1989, Дискуссии по египтологии.
10. Изображение: CDC

Цитируйте эту страницу

Для интерактивной ссылки скопируйте и вставьте одно из следующего:

  Утюг 
 

или

  Факты о железных элементах 
 

Чтобы процитировать эту страницу в академическом документе, используйте следующую ссылку в соответствии с MLA:

 «Утюг». Chemicool Periodic Table.Chemicool.com. 06 октября 2012 г. Интернет.
. 

Элемент Iron — Атом железа

Утюг — это химический элемент в периодической таблице, которая имеет символ Fe и атомный номер 26. Железо группы 8 и периода 4 металл.

Известный характеристики

Типичный атом железа имеет 56 раз больше массы типичного атом водорода.Железо — самый распространенный металл, считается десятым по популярности элемент изобилия во Вселенной. Железо также является самым распространенным (по массе 34,6%) составляющая элемента вверх по Земле; концентрация железа в различных слоях Земли колеблется от высоких во внутреннем ядре примерно до 5% во внешней корочке; это возможно внутреннее ядро ​​Земли состоит монокристалла железа, хотя это скорее смесь железа и никеля; большой количество железа в Земле считается, что способствует его магнитное поле.Его символ Fe — сокращение феррум , латиница слово для железа.

Железо — это металл, извлекаемый из железная руда, и редко когда найдено в бесплатном (элементарном) государственный.Чтобы получить элементаль железо, примеси должны быть удаляется химическим восстановлением. В производстве используется железо из стали, которая не является элементом но сплав, раствор разные металлы (и некоторые неметаллы, особенно углерод).

Ядро железа имеет самая высокая энергия связи на нуклон, так что это самый тяжелый элемент который производится экзотермически через сплав и самый легкий через деление. Когда звезда который имеет достаточную массу, чтобы производить железо делает так, оно может больше не производят энергию в его ядро ​​и сверхновая звезда последовать.

Космологический модели с открытой вселенной предсказывают, что будет фаза, в которой в результате медленных реакций синтеза и деления все станет железом.

Приложения

Железо используется чаще всего металлы, составляющие 95 процентов всего произведенного тоннажа металла по всему миру.Его сочетание низкая стоимость и высокая прочность делают это необходимо, особенно в автомобилях, корпуса больших кораблей и конструктивные элементы для зданий. Сталь — самый известный сплав железа, а некоторые формы это железо включает:

• Чугун 4% 5% углерода и содержит разное количество загрязняющих веществ, таких как сера, кремний и фосфор.Его единственное значение в том, что промежуточного шага на путь от железной руды к литью железо и сталь.
• Чугун содержит 2% 3,5% углерода и небольшие количества марганца.Загрязняющие вещества присутствует в чугуне, что отрицательно влияют на свойства материала, такие как сера и фосфор, были уменьшены до приемлемого уровень. Имеет точку плавления в диапазоне 14201470 K, что ниже, чем у двух его основных компонентов, и делает его первым продуктом плавиться, когда углерод и утюг нагревается вместе.Это очень сильно, тяжело и хрупкий. Рабочий состав железо, даже раскаленное добела железо имеет свойство ломать объект.
• Углеродистая сталь содержит между 0,5% и 1,5% углерода, с небольшое количество марганца, сера, фосфор и кремний.
• Кованое железо содержит меньше более 0,5% углерода. Это жесткий, податливый продукт, не такой плавкий, как чугун. В нем очень мало углерода, несколько десятых процент.Если отточить до край, быстро теряет.
• Легированные стали содержат различные количество углерода, а также как другие металлы, такие как хром, ванадий, молибден, никель, вольфрам и др.
• Используются оксиды железа (III) в производстве магнитных хранение в компьютерах. Они часто смешиваются с другими соединений и сохраняют свои магнитные свойства в растворе.

История

Первые признаки употребления железа происходят от шумеров и египтяне, где вокруг 4000 г. до н.э., мелкие предметы, такие как наконечники копий и украшения, были сделаны из железа восстановлен из метеоритов.Так как метеориты падают с неба некоторые лингвисты предположили что английское слово iron , который имеет родственные слова во многих северных и западноевропейские языки, происходит от этрусского aisar что означает «боги».

В период с 12-го до 10 века до нашей эры здесь было быстрый переход в Среднюю Восток от бронзы к железным инструментам и оружие.Критический фактор в этом переходе не кажется внезапным началом передовой технологии обработки чугуна, но вместо этого нарушение поставка олова. Этот период перехода, который произошел в разное время в разное части мира, это начало в эпоху цивилизации называется железным веком.

Одновременно с переходом от бронзы до железа был открытие науглероживания , который был процессом добавления углерод для утюгов того времени. Железо было извлечено в виде губки железо, смесь железа и шлака с небольшим количеством углерода и / или карбида, который затем неоднократно забивался и сложил, чтобы освободить масса шлака и окисления содержание углерода, поэтому создание изделие из кованого железа.Кованые в железе было очень мало углерода содержание и нелегко закалить закалкой. Народ Ближний Восток обнаружил, что продукт может быть намного сложнее создается за счет длительного нагрева кованого железа в кровать из древесного угля, которая была затем закаливают в воде или масле.Полученный продукт, который имел поверхность из стали, был тверже и менее хрупко, чем бронзу ее начали заменять.

В Китае использовались первые утюги были также метеоритным железом, с археологические свидетельства предметов из кованого железа появляется на северо-западе, недалеко от Синьцзяна, в 8 веке до нашей эры.Эти изделия были из кованого железа, созданный теми же процессами используется на Ближнем Востоке и Европе, и считалось быть импортированными некитайскими людьми.

В более поздние годы правления Чжоу Династия (ок. 550 г. до н.э.), новое железо производственные мощности начались из-за высокоразвитого обжиговая техника.Производство взрыва печи, способные выдерживать высокие температуры превышает 1300 К, китайцы развито производство литой, либо чугунный.

Если железная руда нагревается углерод до 14201470 К, расплавленный образуется жидкость, сплав около 96.5% железа и 3,5% углерода. Этот продукт прочный, может быть отлитым в замысловатые формы, но слишком хрупкий, чтобы работать, если продукт не обезуглероженный чтобы удалить большую часть нагара. Подавляющее большинство китайцев производство железа из Чжоу династия и далее, была отлита утюг.Железо же осталось пешеходный продукт, используемый фермеры на протяжении сотен лет, и не сильно повлиял на дворянство Китая до Династия Цинь (ок. 221 г. до н.э.).

Развитие чугуна отставало в Европе, как могли только достигать температуры около 1000 К.Через хороший часть средневековья, в Западной Европе железо было все еще производятся рабочими из губчатого железа в кованые утюг. Некоторые из самых ранних кастингов железа в Европе произошло в Швеция, на двух участках, Лапфитан. и Винархиттан, между 1150 г. и 1350 г. н.э.Есть предложения учеными, что практика возможно, последовали за монголами по России на эти сайты, но нет четких доказательств этой гипотезы. В любом случае, к концу четырнадцатого века, рынок чугунных изделий начали формироваться по мере развития спроса для чугунных ядер.

Ранняя выплавка чугуна (как процесс называется) использованный древесный уголь как источник тепла и восстановитель. В 18-м Англия века, запасы древесины сбежал и кокс, окаменелость топливо, использовалось как альтернатива.Это нововведение Авраама Дарби поставлял энергию для Индустриальная революция.

происшествие

Утюг — один из наиболее распространенных элементы на Земле, составляя около 5% земной коры.Большая часть этого железа содержится в различные оксиды железа, такие как минералы гематит, магнетит, и таконит. Ядро земли считается, что состоит в основном металлического сплава железо-никель. Около 5% метеоритов аналогично состоят из железоникелевого сплава.Хотя это и редко, но основная форма натурального металла железо на поверхности земли.

В промышленности железо добывается из руд, в основном гематит (номинально Fe ₂ O ₃ ) и магнетит (Fe ₃ O ₄ ) восстановлением углеродом в доменная печь при температурах около 2000 ° C.Во взрыве печь, железная руда, углерод в форма кокса, и флюс например, известняк подается в верх печи, а поток нагретого воздуха принудительно в гребень внизу.

В топке кокс реагирует с кислородом в воздушном дутье для образования окиси углерода:

2 С + О ₂ -> 2 CO

Окись углерода восстанавливает железная руда (в химической уравнение ниже, гематит) к расплавленное железо, превращающееся в двуокись углерода в процессе:

3 CO + Fe ₂ O ₃ -> 2 Fe + 3 CO ₂

Флюс присутствует для плавления примеси в руде, в основном песок диоксид кремния и др. силикаты.Общие потоки включают известняк (в основном кальций карбонат) и доломит (магний карбонат). Другие флюсы могут использоваться в зависимости от примесей что нужно удалить из руда. В пылу печь известняковый флюс разлагается до оксида кальция (негашеная известь):

CaCO ₃ -> CaO + CO ₂

Затем соединяется оксид кальция затем диоксидом кремния до образуют шлак .

CaO + SiO ₂ -> CaSiO ₃

Шлак плавится в тепле печи, в которой кремний диоксида бы не было. в дно печи расплавленное шлак плавает поверх более плотное жидкое железо и носики в стороне печи может быть открытым, чтобы слить либо железо или шлак.Железо, после охлаждения называется чугунным чугуном, а шлак можно использовать как материал в дорожном строительстве или для улучшения бедных минералами почв для сельского хозяйства.

Приблизительно 1100 Мт (млн тонн) железной руды произведено в мире в 2000 г. валовая рыночная стоимость примерно 25 миллиардов долларов США.Пока добыча руды происходит в 48 стран, пятерка крупнейших производителями были Китай, Бразилия, Австралия, Россия и Индия, составляет 70% мира добыча железной руды. 1100 тонн железной руды было использовано для производства около 572 млн т чугуна.

Соединения

Общие степени окисления Утюг включает:

• Утюг (II) состояние, Fe ²⁺ , ранее черный
• Утюг (III) состояние, Fe ³⁺ , ранее железо
• Утюг (IV) состояние, Fe ⁴⁺ , ранее феррил , стабилизированный в некоторых ферментах (например,грамм. пероксидазы)
• Железо (VI) также известно, если редко. В виде калия феррат (K ₂ FeO ₄ ) это селективный окислитель для первичных спиртов. В твердое тело устойчиво только под вакуум и темно-фиолетовый в как (каустический) раствор, так и как твердое тело.
• карбид железа Fe ₃ C известен как цементит.
• см. Также оксид железа

Биологический Роль

Железо необходимо всем организмам, за исключением нескольких бактерий.

Животные включают железо в гемовый комплекс, незаменимый компонент белков, участвующих в окислительно-восстановительных реакциях, в том числе дыхание. Неорганическое железо также содержится в железо-сере кластеры многих ферментов, например как нитрогеназа (Синтез аммиак из азота и водорода) и гидогеназа.Класс негемового железа ферменты отвечает за широкий спектр функций внутри несколько форм жизни, таких как метанмонооксигеназа (окисляет метан в метанол), рибонуклеотид редуктаза (восстанавливает рибозу до дезоксирибоза; Биосинтез ДНК), гемеритрины (перенос кислорода и фиксация в морских беспозвонках) и пурпурная кислая фосфатаза (гидролиз фосфорных эфиров).

Распределение железа сильно регулируется у млекопитающих [1] ( http://www.plosbiology.org/plosonline/?request=get-document&doi=10.1371%2Fjournal.pbio.0000079 ). Например, когда тело борьба с бактериальной инфекцией, тело «прячет» железо, поэтому оно не может использоваться бактериями (см. трансферрин).

Хорошие источники диетического железа включать мясо, рыбу, птицу, чечевица, фасоль, шпинат, тофу, нут и горох черноглазый.

Железо из пищевых добавок часто встречается как железо (II) фумарат.Рекомендуемая суточная норма потребления железа варьируется. значительно в зависимости от возраста, пол и источник питания железо (железо на основе гема имеет более высокое биодоступность) [2] ( http://www.iom.edu/Object.File/Master/7/294/0.pdf ). Также обратите внимание на раздел ниже на # Меры предосторожности.

Изотопы

Железо имеет четыре встречающихся в природе стабильные изотопы, ⁵⁴ Fe, ⁵⁶ Fe, ⁵⁷ Fe и ⁵⁸ Fe.Относительная содержание изотопов Fe в природе примерно ⁵⁴ Fe (5,8%), ⁵⁶ Fe (91,7%), ⁵⁷ Fe (2,2%) и ⁵⁸ Fe (0,3%). ⁶⁰ Fe — вымершее радионуклид, имеющий длительный период полураспада (1.5 млн лет). Многие из прошлые работы по измерению изотопный состав Fe имеет сосредоточено на определении ⁶⁰ Fe вариации из-за процессов сопутствующий нуклеосинтез (т.е. исследования метеоритов) и рудное образование.Изотоп ⁵⁶ Fe представляет особый интерес для ученых-ядерщиков, как он представляет максимально стабильное ядро. Невозможно выполнить деление или синтез на ⁵⁶ Fe и все еще высвобождает энергию.Этот не относится ни к какому другому элемент. В фазах метеоритов Семаркона унд Червоны Кут корреляция между концентрация ⁶⁰ Ni, дочерний продукт ⁶⁰ Fe, и обилие конюшни изотопы железа могут быть найдены что является доказательством существования ⁶⁰ Fe во время образования солнечной системы.Возможно энергия, выделяемая при распаде из ⁶⁰ Fe внесено, вместе с высвобожденной энергией распадом радионуклида ²⁶ Al, на переплав и дифференциация астероидов после их образования 4.6 миллиардов много лет назад. Обилие ⁶⁰ Ni присутствует во внеземных материал может также предоставить дополнительные понимание происхождения Солнечная система и ее ранняя история. Из стабильных изотопов только ⁵⁷ Fe имеет ядерную спин («1/2).За это причина, ⁵⁷ Fe имеет применение в качестве спинового изотопа по химии и биохимии.

Меры предосторожности

Избыточное содержание железа в пище токсично, потому что избыток двухвалентного железа реагирует с пероксидами в тело, производящее свободные радикалы.Когда железо в нормальном количестве, собственные антиоксидантные механизмы организма может контролировать этот процесс. В избыточное, неконтролируемое количество свободных радикалов.

Смертельная доза железа для 2-летнего ребенка составляет около 3 граммов железа.Один грамм может вызвать тяжелое отравление. Сообщается о случаях, когда дети отравлен приемом 10-50 таблеток сульфата железа в течение нескольких часов период. Чрезмерное потребление железа — самая частая причина смерти детей. при непреднамеренном проглатывании фармацевтических препаратов. DRI перечисляет Переносимый верхний уровень потребления (UL) для взрослых составляет 45 мг / день. Для детей до 14 лет лет UL составляет 40 мг / день.

Если потребление железа чрезмерно ряд нарушений, связанных с перегрузкой железом может возникнуть, например, гемохроматоз.По этой причине людям не следует принимать добавки железа, если они страдают от дефицита железа и проконсультировались у врача. Доноры крови находятся на особом риск низкого уровня железа и часто рекомендуют дополнять их потребление железа.

Список литературы

Внешний ссылки

Откуда железо и как оно производится?

Обновлено 8 декабря 2018 г.

Автор: Кевин Бек

Когда вы задумываетесь о происхождении железа, ваш разум, вероятно, заблуждается в видениях сталелитейных заводов, средневековых кузниц или какого-либо другого производственного процесса, характеризующегося тяжелой практической работой очень высокие температуры.Но помимо того, что это тип металла, который по-разному используется в человеческой промышленности, железо также является элементом, а не соединением или сплавом, а это означает, что можно выделить один атом железа. Это не относится к большинству знакомых материалов; например, наименьшее количество воды, которое еще можно назвать водой, включает три атома, один из которых является кислородом, а два других — водородом.

Интересно, что хотя люди связывают железо с необычно высокими температурами в производственных условиях здесь, на Земле, железо как элемент обязано своим существованием событиям, столь горячим и далеким, что эти числа едва ли имеют смысл.Таким образом, изучение того, как производится железо, требует двух параллельных процессов: изучение того, как возникло железо и как оно попало на Землю, и как люди на Земле производят и используют железо для повседневной и специальной деятельности. Эти темы, в свою очередь, предполагают обсуждение использования железа в живых системах и в них, а также общий взгляд на то, как различные элементы возникают и распространяются в космосе.

Краткая история железа

Железо известно человечеству примерно с 3500 г. до н. Э.C., или более 5 500 лет назад. Его название происходит от англосаксонской версии, которая была «ирен». Символ железа в таблице Менделеева происходит от латинского слова «железо», которое означает «железо». Если вы просматриваете аптеку и случайно видите добавки с железом, вы заметите, что большинство их названий — это что-то «железное» (например, сульфат или глюконат). Каждый раз, когда вы видите слово «двухвалентное железо» или «трехвалентное железо» в контексте химии, вы должны немедленно признать, что речь идет о железе; «Ирония», хотя и прекрасное и полезное слово, не играет никакой роли в мире физической науки.

Химические факты о железе

Железо (сокращенно Fe) классифицируется как металл не только для повседневных целей, но и в периодической таблице элементов (интерактивный пример см. В разделе Ресурсы). Это, вероятно, не удивительно, но на самом деле количество металлов в природе значительно превышает количество неметаллов; из 113 элементов, которые люди обнаружили или создали в лабораторных условиях, 88 классифицируются как металлы.

Атомы, как вы, возможно, уже знаете, состоят из ядра, содержащего смесь протонов и нейтронов примерно одинаковой массы, окруженного «облаком» почти безмассовых электронов.Протоны и электроны несут заряд равной величины, но заряд протонов положительный, а заряд электронов отрицательный. Атомный номер железа 26, что означает, что железо имеет 26 протонов и 26 электронов в электрически нейтральном состоянии. Его атомная масса, которая в округлении представляет собой просто сумму протонов и нейтронов, составляет всего 56 граммов на моль, что означает, что его наиболее химически стабильная форма содержит (56 — 26) = 30 нейтронов.

Железо обладает потрясающими физическими свойствами.Его плотность составляет 7,87 г / см ³ , что делает его почти в восемь раз плотнее воды. (Плотность — это масса на единицу объема; вода по соглашению определяется как 1,0 г / см ³ ). Железо представляет собой твердое вещество при 20 градусах Цельсия (68 F), обычно считающееся «комнатной температурой» для химических целей. Его температура плавления составляет 1538 ° C (2800 F), а температура кипения, то есть температура, при которой жидкое железо начинает испаряться и превращаться в газ, составляет 2861 ° C (5182 F). Поэтому неудивительно, что в металлообработке используемые печи должны быть действительно необычайно мощными.

Железо по массе является четвертым по содержанию элементом в земной коре. Однако общая доля железа на Земле может быть значительно больше, учитывая, что расплавленное ядро ​​планеты, как полагают, состоит в основном из сжиженного железа, никеля и серы. Когда железо извлекается из земли при добыче полезных ископаемых, оно находится в форме руды, которая представляет собой элементарное железо, смешанное с одним или несколькими типами горных пород. Наиболее распространенным типом железной руды является гематит, но магнетит и таконит также являются важными источниками этого металла.

Железо очень легко ржавеет или корродирует по сравнению с другими металлами. Это создает проблемы для инженеров, потому что в настоящее время девять десятых очищаемого металла включает железо.

Использование железа

Большая часть железа, добываемого для использования людьми, оказывается в виде стали. «Сталь» — это сплав, означающий смесь металлов. Популярная форма этого продукта сегодня называется углеродистой сталью, что несколько вводит в заблуждение, потому что углерод составляет лишь крошечную долю массы этой стали во всех ее формах.В углеродистой стали с самым высоким содержанием углерода углерод составляет около 2 процентов от массы металла; эта цифра может составлять до 1/10 от 1 процента, при этом металл не теряет титул «углеродистая сталь».

Углеродистая сталь, в свою очередь, может быть стратегически смешана с другими металлами для получения сплавов с определенными желательными свойствами. Например, нержавеющая сталь — это разновидность углеродистой стали, которая содержит значительное количество хрома — более 10 процентов по массе. Этот материал известен своей долговечностью и тенденцией сохранять свой блестящий блестящий вид в течение длительного времени благодаря своей высокой устойчивости к коррозии.Нержавеющая сталь занимает важное место в архитектуре, шарикоподшипниках, хирургических инструментах и ​​посуде. Скорее всего, если вы четко видите свое отражение на чисто металлической поверхности, значит, вы смотрите на что-то из нержавеющей стали.

Когда разумное количество металлов, таких как никель, ванадий, вольфрам и марганец, вводится в сталь, это делает и без того твердое вещество еще более твердым; поэтому эти легированные стали хорошо подходят для использования в мостах, режущих инструментах и ​​компонентах электрических сетей.

Нестальный тип чугуна, называемый чугуном, содержит большое количество углерода (по крайней мере, по стандартам металлообработки чугуна): от 3 до 5 процентов. Чугун не такой прочный, как сталь, но он значительно дешевле, поэтому при переходе от стали к чугуну вы делаете тот же общий компромисс, что и при переходе от гамбургера с ребрами жесткости на 70%.

Как производится железо?

Железо на Земле производится или, вернее, извлекается из железной руды. «Каменная» часть железной руды содержит кислород, пески и глины в различных количествах в зависимости от типа руды.Работа чугунолитейного завода, как назывались первые такие заводы, состоит в том, чтобы удалить как можно больше камней и других песчинок, оставив при этом железо — в принципе, мало чем отличается от лущения арахиса или очистки апельсина, чтобы добраться до нужного места. частично, за исключением того, что в случае железной руды железо не просто окружено одноразовым материалом; это смешалось прямо с этим.

Несмотря на ужасающие температуры и общие физические проблемы, связанные с железными работами, люди уже использовали их в дохристианские времена.Обработка железа впервые достигла Британских островов через континентальную Европу и Западную Азию в V веке до нашей эры. В то время железо было физически отделено от нежелательного материала в максимально возможной степени с использованием только древесного угля, глины и самой руды, нагретых до температур, которые были умеренными по сравнению с последующими. Во всяком случае, к 1500 году до нашей эры плавка шла полным ходом, но почти 30 веков спустя, в 1400-х годах, была изобретена доменная печь, которая радикально и навсегда изменила «промышленность» (какой она была).

Сегодня железо получают путем нагревания гематита или магнетита в доменной печи вместе с углеродом, называемым «кокс», а также карбонатом кальция (CaCO ₃ ), более известным как известняк. Это дает соединение, которое содержит около 3 процентов углерода и других примесей — не идеального по качеству, но достаточно хорошего для производства стали. Ежегодно во всем мире производится около 1,3 миллиарда метрических тонн (примерно 1,43 миллиарда тонн США или почти 3 триллиона фунтов) нерафинированной стали.

Откуда взялось железо?

Откуда «берется» железо в вашей посудомоечной машине из нержавеющей стали или в дровяной печи — это, возможно, гораздо менее интересный вопрос, чем то, как железо вообще появилось где-то во Вселенной. Железо считается тяжелым элементом, и элементы этого типа могут быть созданы только в катастрофических событиях «звездной смерти», называемых сверхновыми. В то время как большинство звезд как бы выдыхаются, поскольку они сжигают свой запас топлива водородом, некоторые звезды буквально гаснут с треском.

Это статистически редкие события, происходящие всего несколько раз каждые сто лет на всей протяженности всей Галактики Млечный Путь, массивной медленно вращающейся груды звезд и другой материи, которую люди называют своим домом. Но они также жизненно важны. Без них не было бы сил, необходимых для слияния значительных меньших элементов при ударе и создания еще более крупных элементов, таких как железо, медь, ртуть, золото, йод и свинец. И все время определенная часть этих элементов путешествует на большие расстояния в космосе и оседает на Земле, иногда в виде ударов метеоритов.

Как в природе образуются элементы?

Железо, как полагают, представляет собой приблизительную точку отсечения с точки зрения элементов, которые могут быть образованы обычными процессами звездного горения (как если бы сами эти процессы в любом случае являются действительно «обычными»), и тех, которые могут быть созданы только сверхновые.

Большинство элементов — кислород с атомным номером 8, но, вероятно, не включая железо с атомным номером 26 — образуются, когда звезда начинает исчерпывать запас водорода. Причина, по которой звезда «горит», заключается в том, что она постоянно претерпевает бесчисленные реакции синтеза с водородом, самым легким элементом (атомный номер 1), сталкиваясь с другими атомами водорода, образуя гелий (атомный номер 2).В конце концов, в самой внутренней части звезды атомы гелия сталкиваются группами, образуя углерод (атомный номер 6).

Железо в организме человека

Вероятно, вы считаете, что железо имеет важное значение в рационе человека, основываясь исключительно на рекламных заявлениях производителей продуктов питания («Этот злак содержит 100 процентов рекомендуемой в США суточной нормы железа!»). Однако вы можете не знать, почему это так.

Как оказалось, в обычном человеческом теле содержится около 4 граммов элементарного железа.Это может показаться неважным, но зачем вашему телу вообще нужен металл? Фактически, железо является неотъемлемой частью гемоглобина, связывающего кислород белка, обнаруженного в красных кровяных тельцах (эритроцитах). Эритроциты переносят кислород из легких в ткани, где он используется в клеточном дыхании.

Когда у людей возникает дефицит железа из-за недостаточного потребления с пищей (железо содержится в мясе, особенно в мясных субпродуктах, а также в некоторых злаках) или при системных болезненных состояниях, их эритроциты не могут выполнять свою работу должным образом.В этом состоянии, которое называется анемией, у людей возникает одышка после небольшой нагрузки, они часто страдают от усталости, головных болей и общей слабости. В тяжелых случаях может потребоваться переливание крови для коррекции анемии, хотя обычно коррекция проводится с помощью добавок с железосодержащими таблетками и жидкостями.

Определение железа по Merriam-Webster

2 : что-то из железа: например,

а : бытовое устройство, обычно с плоским металлическим основанием, которое нагревается до гладкости, отделки или прессования (например, ткань).

c утюги множественного числа : кандалы для рук или ног

d : Металлический инструмент с подогревом, используемый для клеймения или прижигания.

3 : великая сила, твердость или решительность

1 : вопрос, требующий пристального внимания

2 : предполагаемый план действий

1 : из железа или из железа

c : с удержанием или быстрой привязкой железная хватка

переходный глагол

1а : для разглаживания нагретым утюгом или как будто погладить рубашку

б : удалить (что-то, например морщины) утюжком

3 : для отделки или покрытия утюгом