מה זה - ברזל, מאיפה זה בא ואיך?זה ממוקש? זה מתכת שימושי יש יישומים רבים. האלמנט הכימי ממלא תפקיד חשוב בתעשייה העולמית, והמחזור של ברזל בטבע ממלא תפקיד חשוב בחייו של הפלנטה.

מעגל הברזל בטבע

מהו ברזל?

ברזל הוא אלמנט מתכתי,אשר תגובתי כימית מאוד, במיוחד כאשר הוא אינטראקציה עם חמצן. זהו אחד המרכיבים הנפוצים ביותר על כדור הארץ בחלל. אטומים של ברזל מכילים 26 פרוטונים בגרעיניהם. הסמל הכימי - Fe (ferum) נובע מן השם הלטיני שלו ferum. בצורתו הטהורה הוא מתכת רכה ושבירה שמקבלים חיזוק בשל זיהומים. כאשר המתחם שהושג עם פלדה פחמן, אשר משמש לייצור של יותר מ 98% עפרות ברזל ממוקש היום.

תחמוצת ברזל

כל אטומי הברזל ביקום נוצרואת גרעיני הכוכבים בשלבים האחרונים של ההיתוך, ולאחר מכן שוחררו לחלל על ידי פיצוצים כוכבים. זהו האלמנט הרביעי בגודלו בקרום כדור הארץ לאחר סיליקון, חמצן ואלומיניום. מהו ברזל? זהו האלמנט הנפוץ ביותר המרכיב את הפלנטה שלנו, אם כי רוב זה על ידי המסה הוא הרבה יותר נמוך מאשר פני השטח - בליבת כדור הארץ. הוא נמצא כמעט בכל הסלעים של הקרום ואת המעטפת כמרכיב כימי של מאות מינרלים שונים.

מה זה ברזל?

עפרות ברזל

בצורה טהורה, מתכת זו היא נדירה. מטאוריטים מסוימים מכילים ברזל יסודי. רכיב זה מגיב באופן כימי עם חמצן ומים כדי לייצר ברזל המכילים מינרלים. כל אבן המכילה כמות מספקת של מתכת זו, המופקת למטרות כלכליות, נקראת עפרות ברזל. המינרלים הנפוצים ביותר שלה הם:

  • תחמוצת ברזל (נוסחה Fe2הו3), אשר נוצר תחת השפעת חמצן;
  • תחמוצת ברזל הידראולית, אשר נוצר כתוצאה של התגובה במים.

עפרות הברזל החשובות ביותר הןמינרלים של תחמוצת ברזל, המכונה hematite ו magnetite. ריכוז גבוה של Fe גורם להם המועדף ביותר בתעשייה. מיצוי ברזל מתבצעת בפיקדונות הגדולים של עפרות. לרוב אלה הם תצורות, אשר סלעים משקע עתיק. הם מכילים שכבות של מינרלים תחמוצת ברזל (נוסחה Fe2הו3) עד לעובי של כמה סנטימטרים.

יישום של ברזל

היכן ניתן למצוא ברזל?

בטמפרטורת החדר הואמוצק. זהו מתכת אפורה מבריקה אשר חלודות לאורך זמן, כאשר נחשף לאוויר לח. הוא משלב עם מתכות רבות אחרות כדי ליצור סגסוגות. תחומי היישום של ברזל הם די נרחב. כאשר הוא משלב עם פחמן, פלדה מתקבל. זה יכול להיות גם בשילוב עם מתכות אחרות, כגון ניקל, כרום טונגסטן. סגסוגות אלה עמיד מאוד והוא יכול לשמש להכנת גשרים ומבנים.

הברזל הוא יסוד עתיק מאודהיה בשימוש על כדור הארץ במשך זמן רב. חפצים ממנו נמצאו אפילו במצרים העתיקה. היתה אפילו תקופה שלמה של זמן (1200-500 לפנה"ס), שנקראה לכבודו - תקופת הברזל, כאשר שימשה לייצור אקדחים וכלי נשק. כדי למצוא את המתכת שימושי, אתה צריך להסתכל על זה עמוק מתחת לאדמה. הוא נמצא הן בקרום כדור הארץ והן בליבת כדור הארץ. יש יותר ברזל על כדור הארץ מכל מתכת אחרת. פריט זה ניתן למצוא על כוכבי לכת אחרים, כולל צדק הליבה של שבתאי, כמו גם משטח אדום מאובק של מאדים (בקשר הזה וזה נקרא כוכב הלכת האדום).

מאפיין כללי של ברזל

זרימת קרקע של ברזל בטבע

ברזל (Fe) עוקב אחר מחזור גיאוכימי, כמוועוד חומרים מזינים אחרים. הוא משוחרר בדרך כלל לתוך האדמה או האוקיינוס ​​דרך בליה של סלעים או התפרצויות וולקניות. במערכת האקולוגית הארצית, הצמחים הראשונים סופגים ברזל דרך השורשים מהקרקע. זהו חומר מזין חשוב ביותר הנע בין אורגניזמים חיים לבין הגיאוספירה.

הברזל הוא מרכיב מזין חשובחומר לצמחים המשמשים אותו לייצור כלורופיל. הפוטוסינתזה תלויה באספקת מספקת של מתכת זו. צמחים להטמיע אותו מן האדמה אל השורשים. בעלי חיים צורכים צמחים ומשתמשים בה כדי לייצר המוגלובין. כאשר הם מתים, הם מתפרקים וחיידקים מחזירים את המתכת לקרקע.

כריית ברזל

מעגל ים של ברזל

מחזור הדם של ברזל בטבע דומה מאודעל כדור הארץ. תהליך זה מתרחש בשל פעילות חיונית של מיקרואורגניזמים מסוימים לחמצן את המתכת כדי הידרוקסיד ולקבל פחמן דו חמצני. חיידקי ברזל בנהר, בים או בכל גוף אחר של מים לחלץ אנרגיה למחזור החיים שלהם, ולאחר השלמתו הם להתיישב באדמה בצורה של עפרות ביצה.

גם תפקידו של הברזל במערכות האקולוגיות של האוקיינוסמשמעותי. המפיקים העיקריים לספוג את המתכת הם בדרך כלל phytoplankton או cyanobacteria. ואז, ברזל נספג על ידי הצרכנים כאשר הם אוכלים את החיידקים האלה. מעגל הברזל בטבע הוא תהליך מורכב ביותר. זה תלוי במגוון של גורמים מקבילים: תגובות כימיות, סוגי בתי גידול וקבוצות של חיידקים. כל זה מחבר אותו במחזורים ביוגאוכימיים אחרים, לא פחות חשובים בכדור הארץ.

חיידקי ברזל בנהר

מאפיינים כלליים

ברזל בצורת עפרות משולבות שונותהוא אחד המרכיבים הנפוצים ביותר המהווים כ -5% מקרום כדור הארץ. המינרלים המכילים ברזל הם תחמוצת וגופרית (hematite, magnetite, goethite, pyrite, marcasite). מתכת זו נוכחת גם במטאוריטים, על כוכבי לכת אחרים ובשמש. ברזל נמצא במים ימיים ומים.

מעגל הברזל בטבע

עובדות מעניינות

הנה כמה עובדות מעניינות על יסוד זה לכאורה פשוט כימי:

  • הברזל הוא בלוק הבניין החשוב ביותר לתזונה צמחית, אשר מסייע לשאת חמצן בדם, ובכך לתמוך בחיים על כדור הארץ.
  • זהו מוצק שביר, מסווג כמו מתכת בקבוצה 8 בטבלה המחזורית של אלמנטים. זה בצורה טהורה במהירות corrodes מפני חשיפה לאוויר לח וטמפרטורות גבוהות.
  • זהו האלמנט הרביעי הנפוץ ביותר בקרום כדור הארץ לפי משקל, ורוב הליבה של כדור הארץ הוא האמין להיות מורכב ברזל.
  • רוב זה משמש לייצור של פלדה - סגסוגת של ברזל ופחמן, אשר, בתורו, משמש בייצור ובנייה, למשל, לייצור בטון מזוין.
  • נירוסטה, המכיל לפחות 10.5% כרום, יש עמידות גבוהה בפני קורוזיה. הוא משמש סכו"ם מטבח וכלי חרס, כגון סירים נירוסטה.
  • הוספת רכיבים נוספים יכולה לספק תכונות שימושיות חדשות לפלדה. לדוגמה, ניקל מגביר את עמידות הסגסוגת ועושה אותו עמיד יותר לחום וחומצות.

מעגל הברזל בטבע
מידע קצר על האלמנט Fe

  • מספר הפרוטונים בגרעין: 26.
  • סמל אטומי: Fe.
  • המסה הממוצעת של האטום היא 55.845 g / mol.
  • צפיפות: 7,874 גרם לסנטימטר מעוקב.
  • שלב בטמפרטורת החדר: מוצק.
  • נקודת התכה: 1538 0C
  • נקודת רתיחה: 2861 0C
  • מספר האיזוטופים: 33.
  • איזוטופים יציבים: 4.

מעגל הברזל בטבע

יישומים עיקריים

ברזל משמש במגזרים רבים, כגון אלקטרוניקה, ייצור, רכב ובנייה. להלן שטחי היישום של ברזל:

  • כמרכיב עיקרי של מתכות ברזליות, סגסוגות ופלדה.
  • סגסוגת באמצעות פחמן, ניקל, כרום ועוד אלמנטים אחרים כדי לייצר ברזל יצוק או פלדה.
  • במגנטים.
  • במוצרי מתכת מוגמרים.
  • בציוד תעשייתי.
  • בציוד תחבורה.
  • במכשירים.
  • צעצועים ומוצרי ספורט.

הברזל מייצר 5% מהקרום של כדור הארץ והואאחת המתכות הנפוצות ביותר בשימוש ביותר. אלמנט זה נמצא גם בשר, תפוחי אדמה וירקות חשוב לבעלי חיים ובני אדם. זהו חלק בלתי נפרד של המוגלובין. המתכת אפרפרית במראה ודקיל מאוד וחלש. זה מתמוסס בקלות חומצות לדלל והוא פעיל מבחינה כימית. תחומי הייצור העיקריים של ברזל הם סין, אוסטרליה, ברזיל, רוסיה ואוקראינה.

</ p>