Jern | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Position i det periodiske system | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Symbol | Fe | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Efternavn | Jern | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atom nummer | 26 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gruppe | 8 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Periode | 4 th periode | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Blok | Blok d | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elementfamilie | Overgangsmetal | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronisk konfiguration | [ Ar ] 4 s 2 3 d 6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektroner efter energiniveau | 2, 8, 14, 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elementets atomare egenskaber | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atommasse | 55,845 ± 0,002 u | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomisk radius (calc) | 140 pm ( 156 pm ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kovalent radius |
132 ± 3 pm ( lav centrifugering ) 152 ± 6 pm |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oxidationstilstand | +2, +3 , +4, +6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronegativitet ( Pauling ) | 1,83 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oxid | Amfoterisk | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ioniseringsenergier | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 re : 7.9024 eV | 2 nd : 16,1877 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 e : 30,652 eV | 4 e : 54,8 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5 e : 75,0 eV | 6 e : 99,1 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7 e : 124,98 eV | 8 e : 151,06 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
9 e : 233,6 eV | 10 e : 262,1 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
11 e : 290,2 eV | 12 e : 330,8 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
13 e : 361,0 eV | 14 e : 392,2 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
15 e : 457 eV | 16 th : 489.256 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
17 e : 1266 eV | 18 th : 1.358 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
19 th : 1.456 eV | 20 e : 1.582 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
21 e : 1689 eV | 22. nd : 1799 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
23. rd : 1.950 eV | 24 th : 2.023 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
25 th : 8828 eV | 26 e : 9,277,69 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Mest stabile isotoper | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Enkle kropsfysiske egenskaber | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Almindelig tilstand | Ferromagnetisk fast stof | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Allotropisk i standardtilstand | Jern α ( centreret kubisk ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Andre allotropes | Jern γ ( ansigt-centreret kubisk ) δ jern ( krop-centreret kubisk ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Volumenmasse | 7,874 g · cm -3 til ( 20 ° C ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Krystal system | Kubisk centreret | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hårdhed | 4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Farve | Sølvfarvet hvid; grå refleksioner | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fusionspunkt | 1538 ° C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kogepunkt | 2.861 ° C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fusionsenergi | 13,8 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fordampningsenergi | 349,6 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Molært volumen | 7,09 × 10 -6 m 3 · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Damptryk | 7,05 Pa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lydens hastighed | 4910 m · s -1 til 20 ° C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Massiv varme | 440 J · kg -1 · K- 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektrisk ledningsevne | 9,93 x 106 S · m- 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Varmeledningsevne | 80,2 W · m- 1 · K- 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Opløselighed | jord. i fortyndet H 2 SO 4 , HCI | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Forskellige | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N o CAS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N o ECHA | 100.028.270 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N o EF | 231-096-4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Forholdsregler | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
SGH | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Pulveriseret tilstand :
Fare H228, P210, H228 : Brandfarligt fast stof P210 : Holdes væk fra varme / gnister / åben ild / varme overflader. - Rygning forbudt. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
WHMIS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ukontrolleret produktDette produkt kontrolleres ikke i henhold til WHMIS-klassificeringskriterierne. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Transportere | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3178 : UORGANISK FAST, BRANDFARLIG, NOS- klasse: 4.1 Mærkning: 4.1 : Brandfarlige faste stoffer, selvreaktive stoffer og desensibiliserede eksplosive faste stoffer |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Enheder af SI & STP, medmindre andet er angivet. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Den jern er det grundstof af atomnummer 26, af symbol Fe.
Den enkelte krop er det mest almindelige metal og ferromagnetiske materiale i hverdagen, oftest i form af forskellige legeringer . Rent jern er et duktilt overgangsmetal , men tilsætningen af meget små mængder af yderligere elementer ændrer betydeligt dets mekaniske egenskaber. Kombineret med kulstof og med andre yderligere elementer danner det stål , hvis følsomhed over for termomekaniske behandlinger gør det muligt at diversificere materialets egenskaber yderligere.
Jern er en del af gruppen af grundstoffer ved overgangsmetalernes oprindelse , det viser karakteristiske analogier med ruthenium , osmium , cobalt og nikkel .
Den jern 56 er stabil nuklid tungeste følge af smeltning af silicium ved reaktioner a når nukleosyntese , hvilket fører faktisk til nikkel-56 , som er ustabil og giver 56 Fe ved to henfald β + efterfølgende; elementerne med højere atomnummer syntetiseres af mere energiske reaktioner, der forekommer snarere under eksplosionen af supernovaer .
Den jern kerne 56 har den laveste masse pr nukleon af alle nuklider men ikke den højeste bindingsenergi på grund af en lidt højere andel af protoner end nikkel 62 , som har den højeste bindingsenergien. Højeste bindingsenergi per nukleon.
Jern 56 er resultatet af det naturlige henfald af nikkel 56 , en ustabil isotop produceret i kernen af massive stjerner ved fusion af silicium 28 under alfa- kaskadereaktioner , der stopper nikkel netop fordi sidstnævnte har den bindende energi. Kernekraft pr. Nukleon: fortsætter fusion, for eksempel for at producere zink 60 , ville forbruge energi i stedet for at frigive det.
Jern har 28 kendte isotoper med massetal fra 45 til 72 samt seks nukleare isomerer . Blandt disse isotoper er fire stabile, 54 Fe, 56 Fe, 57 Fe og 58 Fe, 56 Fe er den mest rigelige (91,754%), efterfulgt af 54 Fe (5,845% muligvis let radioaktiv med en halveringstid større end 3, 1 × 10 22 år), 57 Fe (2.119%) og 58 Fe (0.282%). Jernens standard atommasse er 55,845 (2) u .
Den mest stabile radioisotop af jern er 60 Fe med en halveringstid på 1,5 millioner år efterfulgt af 55 Fe (2,7 år), 59 Fe (lige under 44,5 dage) og 52 Fe (8,5 timer).
Jern er det mest udbredte metal i meteoritter såvel som i kerner af planeter , såsom Jordens .
Den mineral jern er til stede i naturen i ren form eller, mere sjældent som en legering med nikkel (5 til 18%) original meteorit men også som terrestrisk jern kaldet "Earth". For sjældent og frem for alt formidlet, er det blevet fremstillet kunstigt af smeden og stålarbejderen og massivt i visse kaukasiske civilisationer i mere end tre årtusinder fra dets vigtigste mineraler. Kemiske og mineralkombinationer, der involverer jern, er overflodiske, men ægte relativt rene malme med et højt jernindhold er meget mindre almindelige og ofte meget lokaliserede i mest kendte jernminer fra den tidlige antikvitet.
Jern er de 6 th mest udbredte grundstof i universet , det er udformet som den "endelige element" i nuklear fusion ved fusion af silicium i massive stjerner. Mens det udgør ca. 5% (i masse) af jordskorpen , menes jordens kerne stort set at være en jern-nikkel-legering, der udgør 35% af jordens masse som helhed. Jern er måske i virkeligheden den mest rigelige element på jorden eller i det mindste sammenlignelige (i blot 2 th position) masse til oxygen , men kun 4 th mest udbredte grundstof i jordskorpen.
Konvektionsstrømme i det ydre lag af jordens kerne (ydre kerne), en overvejende jern- nikkel- flydende "legering" , menes at være kilden til Jordens magnetfelt .
Jern spiller en vigtig rolle som et sporelement eller mikronæringsstof for mange arter og som et element, der regulerer amplituden og dynamikken i den primære havproduktivitet, hvilket gør det til en væsentlig komponent i marine biogeokemiske cyklusser og kulstof synke .
Nylige data viser, at den oceaniske jerncyklus, der først antages at være knyttet til tilførslen af støv rig på jern, faktisk er meget mere kompleks og tæt biogeokemisk forbundet med vigtige næringsstoffer (kulstofholdig, nitrogenholdig). I 2017 blev det vist, at i jernfattige områder på Antarktis er partikeljern fra høvling af klipper ved gletschere en alternativ jernkilde, som planteplankton ved, hvordan man udnytter. Undersøgelser har vist, at nogle fytoplankton synes at have gavn af høje CO 2 niveauer., men for at assimilere denne CO 2de har også brug for jern det er spekuleret siden slutningen af det XX th århundrede, at såning havet med jern kunne hjælpe grænse klimaændringer. Nu opdager vi, at dette jern i de fleste fytoplanktonarter kun kan assimileres i nærvær af carbonater. Problem: disse destrueres af forsuring induceret af solubilisering af CO 2 i vand.
Jern afslører en metallisk polymorfisme. Allotropi anvender ikke desto mindre en grundlæggende ændring i processionen af fysiske egenskaber (ekspansion, resistivitet, specifik varme knyttet til den krystallokemiske struktur osv. ).
Det er et metal, der afhængigt af temperaturen udviser en åbenbar metallisk polymorfisme. De allotropi skelnes:
Det rene stof smelter ved 1538 ° C med en latent fusionsvarme, der er i størrelsesordenen 3,7 kcal / gram atom . Kogningen af jern, kendetegnet ved en latent varme kogende af størrelsesordenen 84.18 kcal / atom-gram vises rundt 2860 ° C , i praksis for en mere eller mindre uren simpel krop mellem 2750 ° C og 3000 ° C .
Jern er uopløseligt i vand og i baser. Det angribes af syrer.
Jern har i det væsentlige tre oxidationsgrader :
Jern kombineret med ilt oxiderer, afhængigt af forholdene, i tre jernoxider :
I det åbne luft i nærvær af fugtighed, det korroderer at danne rust , der består af hydratiserede ferri oxider og oxyhydroxider , som kan skrives Fe 2 O 3 · n H 2 O og FeO (OH) · n H 2 Ohenholdsvis. Da rust er et porøst materiale, kan oxidationsreaktionen forplante sig til metalets hjerte, i modsætning til for eksempel aluminium, der danner et tyndt lag af uigennemtrængelig oxid.
Den Mössbauerspektroskopi giver et stærkt værktøj til at skelne mellem forskellige grader jern oxidation. Med denne teknik er det muligt at foretage en kvantitativ analyse i nærværelse af en blanding af jernfaser.
I vandig opløsning er det kemiske element jern til stede i ionform med to hovedvalenser:
Et vist antal ioner fører til udfældning af jernioner i opløsning. Den hydroxid ion HO - er en af disse (se ovenfor). S 2- sulfid ion former jern (II) sulfid FeS, jern (III) sulfid og Fe 2 S 3for ikke for sur pH. Faktisk skal en rimelig mængde sulfidioner til stede, hvilket ikke er tilfældet ved sur pH, da sulfidion er så i sin disyreformen, hydrogensulfid H 2 S.
Referencepotentialet for jernpar er :
Fe 2+ / Fe: E ° = −0,44 V. Fe 3+ / Fe 2+ : E ° = +0,77 VDette indikerer, at metallisk jern ikke er stabilt i vandige medier. Jo lavere pH, det oxiderer desto hurtigere.
Dette indikerer også, at i nærvær af opløst ilt ( E ° (O 2/ H 2 O) = 1,3 V ), jern (II) -ioner er heller ikke stabile.
Disse referencepotentialer ændres afhængigt af de ioner, der er til stede i opløsning, især hvis stabilitetskonstanterne for de tilsvarende Fe (II) og Fe (III) komplekser er markant forskellige.
Redox er en måde at titrere jern (II) ioner på, for eksempel ved cerium (IV) ioner (Ce 4+ / Ce 3+ par ) eller med permanganat MnO 4 - ioner (MnO 4 - / Mn 2 par + i svovlsyre medium ).
Selvom reduktion af jernioner til metallisk jern er mulig, sker det sjældent ud fra vandig opløsning.
Mange jernkomplekser i vandig opløsning dannes let ved simpel tilsætning af liganden (ved den korrekte pH). Blandt de mest almindelige komplekser er dem, der involverer ligander:
Disse komplekser gør det muligt at forberede preussisk blå ;
I analytisk kemi gør dette kompleks det muligt at markere farven på jern (III) ioner;
Redox-paret bestående af disse to komplekser anvendes som en oxidationsreduktions titreringsindikator;
Dette kompleks gør det muligt at fremhæve en lille mængde jern (III) ion i opløsning takket være dens karakteristiske farve.
Det første organometalliske kompleks isoleret som sådan, i 1951, var et jernkompleks: ferrocen . Den består af en jern (II) ion med to cyclopentadienylgrupper ioner C 5 H 5- . Mange andre komplekser er blevet produceret siden, enten afledt af ferrocen eller af en helt anden art.
Det meste af jernet i skorpen kombineres med ilt og danner jernoxidmalm, såsom hæmatit ( Fe 2 O 3), Magnetit ( Fe 3 O 4) Og limonitten ( Fe 2 O 3 · n H 2 O). Magnetisk oxid eller magnetit Fe 3 O 4 har været kendt siden det antikke Grækenland. Det tager sit navn fra Mount Magnetos (det store bjerg), et græsk bjerg, der er særligt rig på dette mineral .
Omkring en ud af tyve meteoritter indeholder taenit , den unikke jern-nikkel-minerallegering (35-80% jern) og kamacit (90-95% jern). Selvom det er sjældent, er jernmeteoritter en kilde til forniklet jern, men dette meteoriske jern, der ankommer til jordoverfladen, er oprindelsen til stålindustrien i etymologisk forstand; den anden naturlige kilde til let forniklet jernmetal er aflejringer af tellurjern eller oprindeligt jern fra mineraloger, som er sjældnere.
Den røde farve på overfladen af Mars skyldes en regolit, der er rig på amorf hæmatit ; den røde planet er på en måde en "rusten planet".
90% af jernmalmaflejringerne i verden bevares i et tyndt lag, der er meget rig på Fe (II), det båndede jernlag. I de tidlige stadier af livet, ved den arkeiske eon omkring -2 til -4 Ga , lever cyanobakterier i Fe (II) oceaner. Når de begynder at fotosyntesere, opløses det producerede ilt og reagerer med Fe (II) til dannelse af Fe (III) oxider, der udfældes i bunden af havet. Efter indtagelse af Fe (II) koncentreres ilt i havene og derefter i atmosfæren, og det udgør derefter en gift til førlivet. Således findes båndene af jern med jern systematisk mellem de geologiske lag af de krystallinske massiver (skiver, gneiser osv. ) Og de dolomitiske kalklag (koraller), der udgør de præalpine massiver.
Jern var kendt så tidligt som i kalkolitiske gennem telluriske jern sites og især jern meteoritter ofte allerede legerede af høj kvalitet, og det er ikke sikkert, at dens metallurgi forblev fortrolige som det ofte estimeres indtil XII th århundrede f.Kr.. AD , en periode, som markerer netop starten af " jernalderen " omkring XV th århundrede f.Kr.. AD hatitterne i Anatolien havde udviklet en ret god beherskelse af jernarbejde, idet deres tradition bestemte dens oprindelse i Kaukasus- regionen , og denne teknik synes også at have været kendt ganske tidligt i det nordlige Indien , især i Uttar Pradesh .
I den hellenistiske verden er jern attributten til Hephaestus , den græske gud for metallurgi og vulkaner. Blandt romerne, altid smedet af Vulcan, kursiv avatar af Hephaestus, er det en fyrstelig attribut fra Mars. De alkymister gav jern navnet på Mars, krigsguden i romersk mytologi .
Indtil midten af middelalderen , Europa raffineret jern ved hjælp af højovne , som ikke producerer støbejern ; den tekniske højovn , som selv producerer støbejern fra kul og jernmalm , blev udviklet i Kina i midten af V- th århundrede f.Kr.. AD . Det er almindeligt i Vesteuropa fra midten af XV th århundrede .
Den Vesten er uafhængigt genopfinde den teknik mere end tusind år efter Kina. Ifølge den gamle doxographer Theophrastus , det var delas, en frygiske , der opfandt jern.
De små ændringer i de faste metaldele opnået ved smedens fysiske arbejde (hamring, opvarmning, overfladelegeringer osv. ) Er af meget ringe betydning for kemikeren . Jernkemi glemmer stort set den ekstremt fine påskønnelse af smede eller smededamme under jernens lange tekniske historie.
De vigtigste jernmalmsproducerende lande i 2013 er:
Land | Malm
(millioner tons) |
% verden
jernmalm |
Jernindhold
(millioner tons) |
% verden
jernindhold |
|
---|---|---|---|---|---|
1 | Kina | 1450,0 | 45.9 | 436,0 | 29.5 |
2 | Australien | 609,0 | 19.3 | 377,0 | 25.5 |
3 | Brasilien | 386,27 | 12.2 | 245,67 | 16.6 |
4 | Indien | 150,0 | 4.7 | 96,0 | 6.5 |
5 | Rusland | 105,0 | 3.3 | 60,7 | 4.1 |
6 | Sydafrika | 71,53 | 2.3 | 45.7 | 3.1 |
7 | Ukraine | 81,97 | 2.6 | 45.1 | 3.0 |
8 | Forenede Stater | 53,0 | 1.7 | 32,8 | 2.2 |
9 | Canada | 42,8 | 1.4 | 26,0 | 1.8 |
10 | Iran | 50,0 | 1.6 | 24,0 | 1.6 |
11 | Sverige | 26.04 | 0,8 | 17.19 | 1.2 |
12 | Kasakhstan | 25.5 | 0,8 | 14.5 | 1.0 |
13 | Chile | 17.11 | 0,5 | 9.09 | 0,6 |
14 | Mauretanien | 13.0 | 0,4 | 7.8 | 0,5 |
15 | Mexico | 14.5 | 0,5 | 7.53 | 0,5 |
16 | Venezuela | 10.58 | 0,3 | 6.58 | 0,4 |
17 | Malaysia | 10,0 | 0,3 | 5.7 | 0,4 |
18 | Peru | 6,79 | 0,2 | 4.55 | 0,3 |
19 | Mongoliet | 6,01 | 0,2 | 3,79 | 0,3 |
20 | Kalkun | 4.45 | 0,1 | 2.98 | 0,2 |
Verden i alt | 3 160 | 100 | 1.480 | 100 |
De største jernmalmproducerende virksomheder i verden i 2008 er:
I 2007 producerede Kina en tredjedel af verdens ståleksport og 50% af jernmalmeksporten.
De fleste jernbaserede metaller er magnetiske. Denne egenskab forenkler deres sortering. I anden halvdel af det XX th århundrede, de lave omkostninger ved skrot gør planter elektriske stål mere konkurrencedygtige end ovne ups .
Jern opnås industrielt ved at reducere jernoxiderne indeholdt i malmen ved hjælp af kulilte (CO) fra kulstof ; dette kan opnås, da jernalderen , indtil det XIX th århundrede i nogle dele af verden, ved at reducere malm med trækul i en ovn bund eller bund-hjem. Uden at gå igennem en flydende fase opnår vi en heterogen masse af jern, stål eller endda støbejern blandet med slagge kaldet “ forstørrelsesglas ”, “massiot” eller “jernsvamp”. For at gøre metallet velegnet til udarbejdelse af genstande kan "forstørrelsesglasset" brydes og sorteres efter type kulstofindhold eller mere enkelt komprimeres direkte i smedet.
Det var med udviklingen af møller og hydraulisk kraft, at højovnens tekniske afstamning var i stand til at udvikle sig og blev generelt pålagt til skade for højovnens. Hovedforskellen i denne proces er, at reduktionen af jernoxider sker på samme tid som smeltningen . Metallet fremstilles i flydende fase i form af støbejern, som har absorberet noget af kulstoffet fra koks, og som smelter lettere end jern (lavere smeltetemperatur på mindst 200 ° C ). Men støbejernet skal derefter omdannes til jern.
Det er også ved at tilsætte silica til kalksten gangbjergarter malm eller kalksten til det siliciumholdige gangart malm, at vi gik til højovnen: en nøjagtig andel af silica og kalksten giver en let smeltelige slagge , som adskiller naturligt flydende støbejern . I lang tid fungerede højovnene på trækul. Den koks , hårdere og mere rigelig, gjorde det muligt at lave meget højere højovne men producerer en smeltning fyldt med svovl .
For at opnå et smedbart metal skal støbejernet raffineres . Dette trin, der udføres i et stålværk , består i det væsentlige i afkolning af støbejernet for at opnå en legering med lavere kulstof: jern eller stål. Støbejernet omdannes til stål ved konverteren . I denne tank blæses ilt på eller ind i støbejernet for at fjerne kulstoffet .
Mens fjernelse af kulstof ved forbrænding med ilt er hovedtrinnet i raffinering af svinejern, vil stålværket også:
I visse tilfælde førte overflod af naturgas eller vanskelighederne med at tilpasse jernmalmen til højovnen til vedtagelsen af den såkaldte " direkte reduktion " -proces. Princippet består i at reducere det tilstedeværende jern i malmen uden at gå igennem smeltetrinnet (som i en højovn) ved at bruge reducerende gasser opnået fra kulbrinter eller kul . Et stort antal metoder er blevet udviklet. I 2010 kom 5% af det producerede stål fra jern fremstillet ved direkte reduktion.
Jern bruges næppe i sin rene tilstand (undtagen for at løse visse svejsbarhedsproblemer, især på rustfrit stål ). Den smeltende og stål ( 1000 Mt ) er de vigtigste legeringer:
Tilsætningen af forskellige tilsætningselementer gør det muligt at opnå støbejern og specialstål, men det element, der har størst indflydelse på disse legeringers egenskaber, forbliver kulstof.
Rustfrit stål skylder deres korrosionsbestandighed ved tilstedeværelsen af krom, som ved oxidering danner en tynd beskyttelsesfilm.
Navnet "wire" betyder ikke ren wire, wire er faktisk lavet af blødt stål, meget formbart.
Metallisk jern og dets oxider er blevet brugt i årtier til at fastgøre analog eller digital information på egnede medier ( magnetbånd , lyd- og videokassetter, disketter ). Anvendelsen af disse materialer erstattes imidlertid nu af forbindelser, der har bedre permittivitet , for eksempel på harddiske .
Jern er et væsentligt element i den menneskelige krop. I de allerførste år af et barns liv er behovet for jern i kosten meget stort ved smerter ved madmangel ( jernmangelanæmi ). Derudover er en overdosis jern også sundhedsskadelig. Faktisk ville for meget jern øge risikoen for hepatitis og kræft og kunne være involveret i Parkinsons sygdom .
Den hæmoglobin af blod er en metalloproteinet sammensat af et jern (II) kompleks. Dette kompleks tillader røde blodlegemer at transportere ilt fra lungerne til cellerne i kroppen. Opløseligheden af ilt i blodet er faktisk utilstrækkelig til at levere cellerne effektivt. Dette kompleks består af en Fe (II) kation kompleksbundet af de fire nitrogenatomer af et porphyrin og af nitrogenet fra en histidinrest, der hører til proteinkæden. Det sjette jernkomplekseringssted er enten ledigt eller optaget af et iltmolekyle.
Det er bemærkelsesværdigt, at jern (II) binder et iltmolekyle uden at blive oxideret. Dette skyldes tilstopning af jern af proteinet.
Jern er et sporstof og er et af de essentielle mineralsalte, der findes i mad , men kan være giftigt i nogle former. En jernmangel er en kilde til anæmi og kan påvirke den kognitive og socio-emotionelle udvikling af barnets hjerne eller forværre virkningerne af visse forgiftninger ( blyforgiftning for eksempel).
Jern er vigtigt for transport af ilt og for dannelsen af røde blodlegemer i blodet . Det er en essentiel bestanddel af mitokondrier , da i sammensætningen af hæmmen af cytochrom c . Det spiller også en rolle i fremstilling af nye celler , hormoner og neurotransmittere . Jernet indeholdt i planter (såkaldt "ikke-hæm" jern ) Fe 3+ eller jern jern absorberes mindre godt af kroppen end det, der findes i rå fødevarer af animalsk oprindelse ("heme" jern) Fe 2+ eller jernholdigt jern . Madlavningskød omdanner noget af hemejernet til ikke-hemejern, hvilket er mindre biotilgængeligt . Imidlertid forbedres jernabsorptionen, hvis den indtages med visse næringsstoffer , såsom vitamin C eller citronsaft. At lægge citronsaft på din mad er derfor en fremragende kulinarisk vane, hvis du mangler jern; på den anden side er et C-vitamintilskud ubrugeligt, hvis man ikke lider af C-vitaminmangel (den ekstreme mangel er skørbugt), selvom dette ikke kan føre til hypervitaminose, da C-vitamin er vandopløseligt (og derfor fjernes dets overskud ved at svede og urinvejene). Ligesom oksekød er insekter en god kilde til jern.
På den anden side hæmmes dets absorption af forbruget af te og / eller kaffe, fordi tanniner (polyphenoler) er jernchelatorer. Derfor anbefales det, at personer i risiko (unge, gravide, kvinder i den fødedygtige alder, vegetarer) og te- eller kaffedrikkere drikker det i stedet en time før et måltid eller to timer efter.
Opbygningen af jern i kroppen fører til celledød. Forskere ved Inserm har mistanke om, at det overskydende jern på grund af det kan være involveret i degeneration af neuroner hos patienter med Parkinsons sygdom.
For menopausale kvinder og voksne mænd er den anbefalede daglige indtagelse af jern 10 mg ; dette ernæringsbehov er 16 til 18 mg for kvinder fra puberteten til overgangsalderen .
Jern bruges som medicin. Det bruges i tilfælde af jernmangel (kaldet "jernmangel"), som kan forårsage asteni eller endda jernmangelanæmi . Det kan gives oralt eller som en injektion.
Den globale jernmalmsproduktion udgjorde 2,4 mia. Ton i 2010, stort set drevet af Kina (37,5%) foran Australien (17,5%), Brasilien (15, 4%), Indien (10,8%), Rusland (4,2%) og Ukraine (3,0%); Verdens jernmalmreserver anslås til 180 milliarder ton, der indeholder 87 milliarder ton jern, og ejes hovedsageligt af Ukraine (16,7%), Brasilien (16,1%) og Rusland (13,9%). Kina producerede 60% af verdens metalliske jern i 2010 (ca. 600 millioner ud af 1 milliard ton) og 45% af verdens stål (ca. 630 millioner ud af 1,4 milliarder ton) foran Japan (8,2% jern og 7,9% af stål produceret i verden).
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||||||||||||||||
1 | H | Hej | |||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Være | B | VS | IKKE | O | F | Født | |||||||||||||||||||||||||
3 | Ikke relevant | Mg | Al | Ja | P | S | Cl | Ar | |||||||||||||||||||||||||
4 | K | Det | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Eller | Cu | Zn | Ga | Ge | Es | Se | Br | Kr | |||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | CD | I | Sn | Sb | Du | jeg | Xe | |||||||||||||||
6 | Cs | Ba | Det | Det her | Pr | Nd | Om eftermiddagen | Sm | Havde | Gd | TB | D y | Ho | Er | Tm | Yb | Læs | Hf | Dit | W | Re | Knogle | Ir | Pt | På | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | På | Rn | |
7 | Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Kunne det | Er | Cm | Bk | Jf | Er | Fm | Md | Ingen | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og | |
8 | 119 | 120 | * | ||||||||||||||||||||||||||||||
* | 121 | 122 | 123 | 124 | 125 | 126 | 127 | 128 | 129 | 130 | 131 | 132 | 133 | 134 | 135 | 136 | 137 | 138 | 139 | 140 | 141 | 142 |
alkali metaller |
Alkalisk jord |
Lanthanider |
overgangsmetaller metaller |
Dårlige metaller |
Metal- loids |
Ikke- metaller |
halo -gener |
Ædle gasser |
Varer uklassificeret |
Actinides | |||||||||
Superactinider |