Железо
Железо – элемент восьмой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 26. Один из самых распространённых в земной коре металлов. Это ковкий металл серебристо-белого цвета с высокой химической реакционной способностью: железо быстро корродирует при высоких температурах или при высокой влажности на воздухе. В чистом кислороде оно горит, а в мелкодисперсном состоянии самовозгорается и на воздухе.
В природе железо редко встречается в чистом виде, чаще всего оно встречается в составе железо-никелевых метеоритов. Собственно, железом обычно называют его сплавы с малым содержанием примесей. На практике чаще применяются сплавы железа с углеродом: сталь (до 2,14 вес. % углерода) и чугун (более 2,14 вес. % углерода), а также нержавеющая (легированная) сталь с добавками легирующих металлов (хром, марганец, никель и др.).
Как инструментальный материал, железо известно с древнейших времён. Самые древние изделия из него, найденные при археологических раскопках, датируются 4-м тысячелетием до н. э. и относятся к древнешумерской и древнеегипетской цивилизациям. Но первыми освоили метод выплавки железа хетты, на это указывает древнейшее (2-е тысячелетие до н. э.) упоминание его в текстах хеттов. В те времена железо использовалось как ювелирный металл, из него делали троны и другие регалии царской власти. Уже римляне умели доводить температуру в печи до плавления стали (около 1400 градусов, а чистое железо плавится при 1535 градусах). При этом образуется чугун с температурой плавления 1100—1200 градусов, очень хрупкий в твёрдом состоянии (даже не поддающийся ковке) и не обладающий упругостью стали.
Железо – один из самых распространённых элементов в Солнечной системе, особенно на планетах земной группы, в частности, на Земле. Значительная часть железа планет земной группы находится в ядрах планет, где его содержание, по оценкам, около 90 %. Содержание его в земной коре составляет 5 %, а в мантии около 12 %. Из металлов железо уступает по распространённости в коре только алюминию. При этом в ядре находится около 86 % всего железа, а в мантии 14 %.
По кристаллохимическим свойствам ион Fe2+ близок к ионам Mg2+ и Ca2+ — другим главным элементам, составляющим значительную часть всех земных пород. В силу кристаллохимического сходства железо замещает магний и, частично, кальций во многих силикатах. При этом содержание его в минералах переменного состава обычно увеличивается с уменьшением температуры.
Известно большое число руд и минералов, содержащих железо. Наибольшее практическое значение имеют красный железняк (гематит, Fe2O3; содержит до 70 % Fe), магнитный железняк (магнетит, FeFe2O4, Fe3O4; содержит 72,4 % Fe), бурый железняк или лимонит (гётит и гидрогётит, соответственно FeOOH и FeOOH*nH2O). В природе также широко распространены сульфиды железа — пирит FeS2 (серный или железный колчедан) и пирротин. Они не являются железной рудой — пирит используют для получения серной кислоты, а пирротин часто содержит никель и кобальт. В промышленности железо получают из железной руды, в основном из гематита (Fe2O3) и магнетита (FeO*Fe2O3).
Железо в человеке содержится в количестве до 4 г. Оно преимущественно входит в состав гемоглобина крови (75 %). Кроме этого, оно находится в печени, селезенке и костном мозгу. Богата им и протоплазма, где с его участием происходит процесс внутриклеточного дыхания.
Продукты питания должны быть богатыми на железо. Оно содержится в виде соединений в печени, мясе, яичном желтке, в пшенице, ржи, картофели, овощах, яблоках, винограде и т. п. Для людей с малокровием, а в особенности после потери крови, врачи назначают специальную диету и железо в виде препаратов.
Интересно, что женский организм требует вдвое больше железа, чем мужской. Так, суточная потребность в железе составляет для мужчин приблизительно 5 мг, а для женщин – до 10 мг.
