Минералы которые содержат железо

Новости

Время работы: с 10:00 до 21:00,
Выходной день: вторник
«Ретро-кафе»: в дни работы Планетария с 10:00 до 20:00.

+7 (495) 221-76-90
АО «Планетарий» © 2017 г. Москва, ул.Садовая-Кудринская, д. 5, стр. 1

Элементы: Железо — главный металл природы

Железо – один из самых распространённых элементов в Солнечной системе, особенно на Земле. Его среднее содержание в земной коре составляет 4,7 % по массе, уступая по этому показателю кислороду, кремнию и алюминию. Но в пересчёте на Землю в целом железо занимает едва ли не первое место, так как в мантии его содержание составляет 14%, в ядре – 86 % , а доля железного ядра составляет около 30 % от массы нашей планеты. В ядрах планет земной группы его содержание, по некоторым оценкам, составляет 90 %. Поэтому без преувеличения можно сказать, что по значимости для планет земной группы — это элемент номер один!


Железные ядра планет земной группы

В чистом виде железо встречается только в метеоритах, но почти всегда с незначительными примесями кобальта и никеля. По одной из версий слово «железо» заимствовано из праславянского языка и родственно слову «желвак», т.е. округлый камень, окатыш. В таблице Менделеева этот элемент занимает клетку №26 и обозначается символом Fe — от латинского Ferrum (железо).

Вероятно, первое железо, которое попало в руки человеку, было метеоритное, так как отдельные железные предметы были известны уже в бронзовом веке. Поэтому, определить чёткую границу перехода от бронзового века к железному — периоду, когда люди осваивали производство железа из железных руд, представляется затруднительным. По некоторым данным это происходило примерно с 1200 года до н.э. до первых столетий н.э.

Природное железо состоит из четырёх стабильных изотопов: 54 Fe , 56 Fe, 57 Fe и 58 Fe, где доля 56 Fe составляет 91 %.Также известно более 20 нестабильных изотопов железа с массовыми числами от 45 до 72. Большинство учёных считают, что железом оканчивается ряд синтеза элементов в ядрах нормальных звёзд, а все последующие элементы могут образоваться только в результате взрывов сверхновых.

Известно большое количество минералов содержащих железо, но главными минералами на железо-рудных месторождениях являются: магнетит (FeO · Fe2O3); гематит Fe2O3); гётит FeO(OH); гидрогётит FeOOH·nH2O.


Кристаллы гётита, 4 см. Урал, Россия.

В земной коре также широко распространены сульфиды железа – пирит (FeS2), карбонаты железа – сидерит (FeCO3), фосфаты железа — вивианит (Fe3(PO4)2·8H2O). По запасам железных руд Россия занимает первое место в мире.


Кристаллы магнетита, 5 см. Ковдорское месторождение, Кольский п-ов, Россияю

Понимая важнейшую роль железа в жизни планеты, академик А.Е. Ферсман ещё в 1930-х годах писал: «Железо не только основа всего мира, самый главный металл окружающей нас природы, оно основа культуры и промышленности, оно орудие войны и мирного труда. И трудно во всей таблице Менделеева найти другой такой элемент, который был бы так связан с прошлыми, настоящими и будущими судьбами человечества».

Источник

Железо

Минералы и горные породы / минерал Железо

Английское название Iron
  • Свойства
  • Где купить
  • Фотографии
  • Статьи
  • Месторождения

Железо относится к группе самородных элементов. Самородное железо является минералом, имеющим земное и космогенное происхождение. Содержание никеля на 3 процента выше в земном железе, по сравнению с космогенным. Также содержатся примеси магния, кобальта и других микроэлементов. Самородное железо имеет светло-серый цвет с металлическим блеском, включения кристаллов редки. Это достаточно редкий минерал, обладающий твердость в 4-5 ед. и плотностью в 7000-7800 кг на метр кубический. Археологи доказали, что самородное железо использовалось древними людьми задолго до того, как появились навыки по выплавке металла железа из руды.

Данный металл в своем первоначальном виде имеет серебристо-белый оттенок, поверхность стремительно покрывается ржавчиной при высокой влажности или в воде, богатой кислородом. Данная порода отличается хорошей пластичностью, плавится при температуре в 1530 градусов по Цельсию, из него без труда можно ковать изделия и производить прокатку. Металл обладает хорошей электро- и теплопроводностью, дополнительно его отличают от других пород магнитные свойства.

При взаимодействии с кислородом поверхность металла покрывается образующейся пленкой, которая защищает его от коррозийного воздействия. А при содержании в воздухе влаги железо окисляется, и на его поверхности образуется ржавчина. В некоторых кислотах железо растворяется, и происходит выделение водорода.

История появления железа

Железо оказало огромное влияние на развитие человеческого общества и продолжает цениться сегодня. Его используют на многих производствах. Железо помогло первобытному человеку освоить новые способы охоты, привело к развитию сельского хозяйства благодаря новым орудиям. Железо в чистом виде в те времена было частью упавших метеоритов. По сегодняшний день ходят легенды о неземном происхождении данного материала. Металлургия берет свое начало в середине второго тысячелетия до н.э. В то время в Египте освоили получение металла из железной руды.

Где добывают железо?

В чистом виде железо содержится в небесных телах. Металл был обнаружен в лунном грунте. Сейчас железо добывают из руды горных пород, и Россия занимает лидирующее место по добыче этого металла. Богатые залежи железной руды расположены в европейской части, в Западной Сибири и на Урале.

Области применения

Железо необходимо при производстве стали, которая имеет широкий диапазон применения. Практически в каждом производстве используется данный материал. Широко применяется железо в быту, его можно встретить в виде кованных изделий и чугуна. Железо позволяет придавать изделию различную форму, поэтому его используют при ковке и создании беседок, ограждений и других изделий.

Пользуются железом все хозяйки на кухне, ведь изделия из чугуна, это не что иное как сплав железа и углерода. Посуда из чугуна равномерно нагревается, долго сохраняет температуру и служит не один десяток лет. В состав практически всех столовых приборов входит железо, а из нержавеющей стали изготовляют посуду и различные кухонные принадлежности и такие необходимые предметы, как лопаты, вилы, топоры и другие полезные приспособления. Широко используется данный металл и в ювелирном деле.

Химический состав

Теллурическое железо содержит примеси никеля (Ni) 0,6—2%, кобальта (Со) до 0,3%, меди (Сu) до 0,4%, платины (Pt) до 0,1%, углерода; в метеоритном железе никель составляет от 2 до 12%, кобальт—около 0,5%, имеются также примеси фосфора, серы, углерода.

Поведение в кислотах: растворяется в НNО3.
В природе существует несколько модификаций железа — низкотемпературная имеет ОЦК ячейку (Im3m), высокотемпературная (при температурах > 1179K) ГЦК ячейку (Fm(-3)m). В больших количествах содержится в метеоритах. В железных метеоритах при травлении или нагреве проявляются видманштеттеновы фигуры.
Происхождение: теллурическое (земное) железо редко встречается в базальтовых лавах (Уифак, о. Диско, у западного берега Гренландии, вблизи г. Касселя Германия). В обоих пунктах с ним ассоциируют пирротин (Fe1-xS) и когенит (Fe3C), что объясняют как восстановление углеродом (в т.ч. и из вмещающих пород), так и распадом карбонильных комплексов типа Fe(CO)n. В микроскопических зернах оно не раз устанавливалось в измененных (серпентинизированных) ультраосновных породах также в парагенезисе с пирротином, иногда с магнетитом, за счет которых оно и возникает при восстановительных реакциях. Очень редко встречается в зоне окисления рудных месторождений, при образовании болотных руд. Зарегистрированы находки в осадочных породах, связываемые с восстановлением соединений железа водородом и углеводородами.
Почти чистое железо найдено в лунном грунте, что связывают как с падениями метеоритов, так и с магматическими процессами. Наконец, два класса метеоритов — железокаменные и железные содержат природные сплавы железа в качестве породообразующего компонента.

Семейство самородного железа (по Годовикову)
Группа самородного железа
24 ат. % Ni — тэнит
62,5 — 92 ат. % Ni — аваруит Ni3Fe
(Ni, Fe) — Самородный никель

Железо (англ. Iron, франц. Fer, нем. Eisen) — один из семи металлов древности. Весьма вероятно, что человек познакомился с железом метеоритного происхождения раньше, чем с другими металлами. Метеоритное железо обычно легко отличить от земного, так как в нем почти всегда содержится от 5 до 30% никеля, чаще всего — 7-8%. С древнейших времен железо получали из руд, залегающих почти повсеместно. Наиболее распространенны руды гематита (Fe2O3,), бурого железняка (2Fe2O3, ЗН2О) и его разновидностей (болотная руда, сидерит, или шпатовое железо FeCO 3 ,), магнетита (Fe34) и некоторые другие. Все эти руды при нагревании с углем легко восстанавливаются при сравнительно низкой температуре начиная с 500 o С. Получаемый металл имел вид вязкой губчатой массы, которую затем обрабатывали при 700-800 o С повторной проковкой.

В древности и в средние века семь известных тогда металлов сопоставляли с семью планетами, что символизировало связь между металлами и небесными телами и небесное происхождение металлов. Такое сопоставление стало обычным более 2000 лет назад и постоянно встречается в литературе вплоть до XIX в. Во II в. н. э. железо сопоставлялось с Меркурием и называлось меркурием, но позднее его стали сопоставлять с Марсом и называть марс (Mars), что, в частности, подчеркивало внешнее сходство красноватой окраски Марса с красными железными рудами.

Источник

Железо

Железо – химический элемент, жизненно необходимый для питания растений. Один из главных компонентов литосферы, второй по содержанию после кремния и алюминия. Является действующим веществом железосодержащих удобрений. Удобрения данного элемента применяют в форме опрыскивания растений. В почву железо не вносят, поскольку оно быстро переходит в неусвояемые формы. Для внесения в почву применяют органические соединения железа – хелаты.

Содержание:

Если попросить любого человека назвать ценный, редкий и дорогой металл, он наверняка вспомнит о золоте, и будет совершенно прав. Тем не менее, благородное золото не всегда находилось на своем заслуженном месте. Например, когда люди только научились получать алюминий, предметы из него могли себе позволить лишь очень состоятельные слои населения, а дефицитные алюминиевые столовые приборы подавались на званых ужинах только самым дорогим и уважаемым гостям. Остальные, бросая на них завистливые взгляды, были «вынуждены» орудовать золотыми вилками и ложками, которые тогда представлялись не настолько прекрасными, как блестящие, легкие, гнущиеся изделия из божественного алюминия.

Есть и другие примеры подобной исторической несправедливости. Так, во времена Гомера самой распространенной крупной валютой были рабы, бычьи шкуры и железо. Даже будучи неочищенным, плохо кующимся и не качественным по всем другим показателям, железо ценилось аж в десять раз выше, чем золото, ведь тогда оно было самым прочным из всех известных материалов, и, к тому же, добывалось с большим трудом.

Прошли столетия. Сыродутный способ получения металла оказался забыт, ему на смену пришло использование современных доменных печей. Качество получаемого железа в разы улучшилось, люди познакомились со сталью, однако, наряду с повышением прочности и ковкости, стоимость железа все больше падала, так, что сейчас его уже нельзя назвать дорогим. Тем не менее, если говорить о ценности этого металла, то кое-где он по-прежнему остался необходимым, незаменимым и востребованным. Все золото мира не заменит того небольшого количества железа, которое содержится в каждом организме и поддерживает его жизнь… [7]

Железная руда

Физические и химические свойства

Железо (Ferrum) Fe – химический элемент побочной подгруппы VIII группы периодической системы Менделеева. Атомный номер – 26. Атомная масса – 55,85. Строение атома железа типично для переходных элементов. Это определяет переменную валентность и ярко выраженную способность к комплексообразованию у данного металла. [1]

Для железа характерны двухвалентные и трехвалентные соединения. Известны также соли железистой кислоты, где железо шестивалентно.

Железо – пластичный металл серебристого цвета, хорошо поддается ковке, прокатке и прочим видам механической обработки.

  • Плотность – 7,87 г/см 3 ,
  • Температура плавления – 1539°С,
  • Температура кипения – 2870°С.

Твердое железо растворяет в себе многие элементы, в частности, углерод. На влажном воздухе железо ржавеет, то есть покрывается налетом гидратированного оксида железа бурого цвета. Данный оксид рыхлый и от дальнейшей коррозии железо не защищает. В воде данный металл интенсивно корродирует. При обильном доступе кислорода формируются гидратные формы оксида трехвалентного железа. При недостатке кислорода образуется смешанный оксид.

Металл легко растворяется в соляной кислоте любой концентрации, в разбавленной серной кислоте, в азотной кислоте. К концентрированным серной и азотной кислотам железо пассивно. [3]

Содержание в природе

Железо – самый распространенный после алюминия металл на земле. Его масса составляет 4 % от массы земной коры. В природе оно встречается в виде самых разнообразных соединений: сульфидов, оксидов, силикатов. В свободном состоянии железо можно встретить только в метеоритах.

Важнейшие руды железа – магнитный железняк, красный железняк, бурый железняк, шпатовый железняк. В больших количествах встречается железный колчедан. [3]

Железо концентрируется преимущественно в основных сериях магматических пород. Глобальная распространенность железа составляет 45 %.

Геохимия соединений Fe в окружающей среде имеет сложный характер, определяется способностью элемента легко менять валентность в зависимости от физико-химических условий среды и тесно связана с циклами углерода, кислорода и серы.

Обычно окислительные и щелочные условия среды способствуют осаждению железа, а восстановительные и кислые растворяют его соединения. Свободное железо быстро фиксируется в виде гидроксидов и оксидов, замещает магний и алюминий и образует комплексы с химическими лигандами. [4]

В почвах железо присутствует в основном в виде оксидов и гидроксидов и находится либо в виде небольших частиц, либо связано с поверхностью минералов. В богатых органикой горизонтах железо присутствует в форме хелатов.

К почвообразующим минералам железа относят:

  1. Гематит. Встречается в почвах аридных, семиаридных и тропических районов. Наследуется от материнских пород.
  2. Маггемит. Образуется в сильно выветрелых почвах тропических зон и чаще всего присутствует в скоплениях гематита, магнетита, гетита.
  3. Магнетит. Унаследован от материнских пород. Тесно связан с маггемитом.
  4. Ферригидрит. Широко распространен, но очень нестабилен, легко переходит в гематит в районах с умеренными гумидами.
  5. Гетит. Распространенный в почвах всех климатических зон минерал железа.
  6. Лепидокрокит. Типичен для плохо дренируемых почв (рисовых полей) и почв умеренных гумидных районов. Образование данного минерала осуществляется при низких значениях pH, низкой температуре и в отсутствии трехвалентного железа.
  7. Ильменит. В почвах обычно не встречается. К выветриванию устойчив. Унаследован от материнских пород.
  8. Пирит, сульфид железа и ярозит. Серосодержащие минералы. Широко распространены в затопляемых почвах с содержанием серы, например, в кислых сульфатных.

И минералы, и органические соединения железа легко преобразуются в почвах. При этом органическое вещество оказывает большое влияние на образование оксидов железа.

Соединения железа с органикой почвы является важным резервом доступных соединений данного металла для растений. С железом взаимодействуют гуминовые вещества, органические кислоты, сидерофоры, фенолы.

Взаимодействие железа с гуминовыми веществами сопровождается образованием водорастворимых и малорастворимых в воде соединений. На растворимость комплексов влияют многие факторы, в частности, химическая природа, соотношение компонентов, а также реакция среды. Как правило, гуминовые кислоты характеризуются большей склонностью к образованию нерастворимых соединений с металлами, чем фульвокислоты. В этой связи фульватные комплексы железа рассматривают как важный фактор, определяющий и миграцию этого металла по почвенному профилю, и его доступность растениям. [1]

Преобразование железа осуществляется и микроорганизмами. Некоторые виды бактерий вовлечены в круговорот данного элемента и аккумулируют его на поверхности живых клеток. [4]

Содержание железа в различных типах почв Украины, согласно данным: [2]

Почва

Железо, %

Чернозем на мергеле (Крым)

Южный чернозем

Перегнойно-карбонатная

Среднеподзолистая

Содержание железа в различных типах почв

Содержание железа в почвах СНГ составляет около 3,11 % и зависит от типа почвообразующей породы. Установлено, что колебания в содержании железа в пахотном горизонте различных почв достигают значительных величин.

Подзолы

Перегнойно-карбонатные почвы

Перегнойно-карбонатные почвы

Южные черноземы на мергеле

Среднеподзолистые почвы

Кислые почвы

Заболоченные почвы

Карбонатные почвы

Дерново-подзолистые почвы

Слабо аэрируемые кислые почвы

Признаки дефицита железа, согласно данным: [6]

Культура

Симптомы недостатка

Картофель

Верхушки и края молодых листьев зеленые, середина – белесая

Томаты

Хлороз проявляется на молодых листьях, но даже мелкие жилки сохраняют зеленый цвет;

Усиление – мелкие жилки утрачивают зеленый цвет, пластинка становится желто-белой

Огурцы

Хлороз – на молодых листьях основного и бокового побегов;

Зеленые только основные и боковые жилки;

Пластинка листа – от светло-зеленой до желто-белой;

В дальнейшем на листьях появляются некротические пятна, а хлороз распространяется на старые листья

Малина

Молодые листья на верхушечных побегах – желтоватые, около краев появляются коричневые пятна отмершей ткани.

Черная смородина

Хлороз на молодых листьях верхушечных побегов.

Яблоня

Молодые листья на побегах – хлоротичные, почти белые с коричневыми пятнышками на краях;

Хлороз на листьях уменьшается сверху вниз;

При длительном дефиците отдельные ветви отмирают;

Плоды палево-землистого цвета

Роль в растении

Биохимические функции

Основные функции железа

Железо играет активную роль в окислительно-восстановительных реакциях хлоропластов, митохондрий и пероксисомы, а также выполняет многие другие функции в растениях.

Участие железа в окислительно-восстановительных реакциях определяется легкой переменой валентности и высокой способностью к комплексообразованию.

Важная роль железа в биохимии растений подтверждается следующими факторами:

  1. Железо обнаруживается в геме и негемовых белках и концентрируется в хлоропластах.
  2. Органические комплексы железа участвуют в переносе электронов в процессе фотосинтеза.
  3. Негемовые железосодержащие белки участвуют в восстановлении нитритов и сульфатов.
  4. Процесс образования хлорофилла осуществляется с участием железа.
  5. Железо вовлекается в метаболизм нуклеиновой кислоты.
  6. Известна каталитическая и структурная роль двухвалентного и трехвалентного железа. [4]

Формы и соединения железа в тканях и органеллах клеток растений

В растение железо поступает в двухвалентной форме. В дальнейшем восстановленная форма железа проходит через реакции реокисления, и в тканях уже содержится и Fe (II), и Fe (III), в большей части в комплексах с различными органическими соединениями.

В строме пластид

В анопласте клеток

Большая часть железа в растениях находится в трехвалентном состоянии, тогда как физиологически важной является фракция Fe (II)/Fe (III), поскольку именно эта фракция подвержена обратимым окислительно-восстановительным превращениям.

Цитрат железа (III)

В составе ферментов

Гем – это железопорфириновый комплекс. Атом железа в нем координируется четырьмя атомами азота пиррольных колец протопорфирина. Последний придает стабильность белковой глобуле гемсодержащих ферментов.

Как простетическая группа, гемовое железо включено в состав многих белковых соединений. Это цитохромы, нитратредуктаза, нитритредуктаза, пероксидаза и каталаза, леггемоглобин, ферредоксин, нитрогеназа, супероксиддисмутаза, аконитаза, липоксигеназы и многие другие. [1]

Недостаток железа

Недостаток железа – хлороз листьев фасоли

Недостаток (дефицит) железа в растениях

Дефицит железа – проблема для многих сельскохозяйственных культур. Причина недостатка данного элемента в растениях – низкое содержание доступных форм железа в окультуренных почвах. Недостаточность железа оказывает отрицательное влияние на многие физиологические процессы в тканях растений и приводит к ослаблению роста их и развития и, как следствие, снижению урожайности. [4]

Дефицит железа широко представлен в регионах распространения карбонатных почв (30 % поверхности земли). Недостаток подвижных форм железа в данном типе почв приводит к возникновению опасного заболевания – железистого (карбонатного, известкового) хлороза. Это заболевание при развитии может привести к гибели растения.

Дефицит железа проявляется также при высоком содержании в почве марганца, цинка, меди.

На рост листьев дефицит железа влияет в меньшей степени. Деление клеток и замедление роста проявляются только при острой недостаточности железа. Наиболее значительные изменения проходят в пластидном аппарате листьев. Пластиды уменьшаются в размерах, система тилакоидов редуцирована. Синтез белка в хлоропластах и цитоплазме подавляется, причем, в первых – сильнее.

Недостаток железа сказывается на снижении содержания в листьях хлорофилла и подавлении активности фотосистем. Изменения фотосинтеза отражаются на углеводном обмене растений, в частности, наблюдается снижение содержания сахаров и крахмала в листьях. [1]

Симптоматика железистой недостаточности проявляется в растениях при различных уровнях содержания железа в тканях растения. Характер симптомов различен в зависимости от почвенных, растительных, питательных и климатических факторов. Наиболее типичный симптом – межжилковый хлороз молодых листьев. К недостатку железа очень чувствительны некоторые фруктовые деревья, овес и рис. [4]

Визуально симптомы недостатка железа проявляются следующим образом: становится заметна белесая, бледно-зеленая или желтая окраска тканей листа между жилками.

При усиливающемся дефиците железа жилки листьев бледнеют, а ткани отмирают.

Первые признаки проявляются на молодой листве, поскольку по причине слабой реутилизации железа старые листья дольше остаются зелеными.

У травянистых растений верхние молодые листья приобретают желтый цвет, формируются мелкие, слабые соцветия. У плодовых деревьев отмечается усыхание кончиков ветвей и побегов. [1]

Источник

Читайте также:  Как удалить сальные железа от лица
Поделиться с друзьями
Металл и камни