железо

характеристики
Обычно
Имя , символ , атомный номер Железо, Fe, 26
Категория элемента Переходные металлы
Группа , период , блок 8 , 4 , д
Появление блестящий металлик с
сероватым оттенком
Количество CAS

7439-89-6

Номер ЕС 231-096-4
ECHA InfoCard 100.028.270
Массовая доля земной оболочки 4,7%
Атомный
Атомная масса 55 845 (2) ед.
Атомный радиус (рассчитанный) 140 (156) вечера
Ковалентный радиус низкое вращение: 123 часа, высокое вращение: 152 часа
Электронная конфигурация [ Ar ] 3 д 6 4 с 2
1. Энергия ионизации 7-е.902 468 1 (12) эВ 762.47 кДж / моль
2. Энергия ионизации 16.19920 (5) эВ1 562.98 кДж / моль
3. Энергия ионизации 30-е.651 (12) эВ2 957.4 кДж / моль
4. Энергия ионизации 54.91 (4) эВ5 298 кДж / моль
5. Энергия ионизации 75.00 (15) эВ7 236 кДж / моль
Физически
Физическое состояние исправлено
Модификации четыре
Кристальная структура α-железо: объемно-центрированный кубический

γ-железо: гранецентрированный кубический

плотность 7,874 г / см 3  = 7874 кг / м³
Твердость по шкале Мооса 4.0
магнетизм ферромагнитный
Температура плавления 1811 К (1538 ° С)
точка кипения 3273 К (3000 ° С)
Молярный объем 7,09 · 10 −6 м 3 · моль −1
Теплота испарения 354 кДж / моль
Теплота плавления 13,8 кДж моль -1
Скорость звука 4910 м с −1 при 293,15 К.
Удельная теплоемкость 449 Дж кг −1 K −1
Рабочая функция 4,5 эВ
Электрическая проводимость 11,7 · 10 6 А · В −1 · м −1
Теплопроводность 80 Вт · м −1 · K −1
Механически
Коэффициент расширения 11,8 · 10 −6  К −1
Химически
Состояния окисления 2, 3 , 4, 5, 6
Нормальный потенциал −0,44 В (Fe 2+ + 2 e - → Fe)
Электроотрицательность 1,83 ( шкала Полинга )
Изотопы
изотоп NH т 1/2 ZA ZE (M эВ ) ZP
52 футов {син.} 8,275 ч ε 2372 52 млн
53 футов {син.} 8,51 мин ε 3,743 53 мин
54 футов 5,8% Стабильный
55 футов {син.} 2737 ε 0,231 55 млн
56 футов 91,72% Стабильный
57 футов 2,2% Стабильный
58 футов 0,28% Стабильный
59 футов {син.} 44,495 д β - 1,565 59 Co
60 футов {син.} 2.62 · 10 6 а β - 3 978 60 Co
Для других изотопов см. Список изотопов
ЯМР свойства
  Спиновое
квантовое
число I
γ в
рад · T −1 · s −1
E r  ( 1 H) f L при
B = 4,7 Тл
в МГц
57 футов 1/2 0+0,86806 10 7 3,4 · 10 −5 06,493
правила техники безопасности
Маркировка опасности GHS

массивная форма

нет пиктограмм GHS

дальнейшие опасности

H- и P-фразы ЧАС: нет H-фраз
П: нет P-фраз
Насколько это возможно и общепринято, используются единицы СИ .
Если не указано иное, приведенные данные относятся к стандартным условиям .

Железо является химический элемент с символом Fe ( лат железа , железа ) и атомным номером 26. Он принадлежит к переходных металлов в периодической таблице, 8 - й подгруппы ( железо-платиновой группы ), в соответствии с новой группой, графа 8 ( группа железа ). В терминах массовой доли ( м.д. ), железо четвертый самый распространенный элемент в земной коры после кислорода , кремния и алюминия и наиболее распространенный металл после алюминия .

Современные цветные материалы с массовой долей от углерода до 2%, называются стали , с более высоким содержанием , чем чугун . Различие основано на том факте, что чугун не поддается пластической деформации, в частности, его нельзя ковать, а сталь деформируется, то есть поддается ковке. Более старые материалы (примерно до 1870 года) с низким содержанием углерода называются кованым железом и имеют больше примесей, потому что они производились не так, как современная сталь.

история

Доказательства использования железа в различных культурах посредством археологических находок относительно редки по сравнению с находками из бронзы . С одной стороны, железо использовалось в самые ранние периоды истории лишь в незначительной степени, с другой стороны, железо во влажном воздухе, в воде и во влажной земле склонно к коррозии , поэтому многие предметы не получили. Только особые обстоятельства или большие размеры объекта предотвратили потерю таких деталей.

Происхождение слова

В прошлом считалось, что кельтское и германское слово, обозначающее железо ( кельтское * isarnon , германское * isarna ), было заимствовано из иллирийского . Из-за контраста с более мягкой бронзой была представлена ​​связь между * isarnon и латинским ira «гнев, насилие». Новая верхненемецкое слово железо (от средневерхненемецкого ISEN , и от ISIN «железа») происходит от древневерхненемецкого Isa (г) п , от древнего немецкого * īsarnan , и это от Gaulish * īsarnon ; с другой стороны, иллирийское происхождение сейчас считается маловероятным. * Isarnan и isarnon используются в немецком железе , а также в других германских языках (английское железо , Северные фризской joorn , Фризские Izer , голландский IJzer ) и в кельтских языках (Бретон houarn , kymr.haearn , ирландский и Шотландский гэльский iarann , Manx yiarn ).

Помимо выдающейся важности материала, железо использовалось в алхимии , где оно ассоциировалось с символом « », обозначающим планету Марс и мужественность.

Самое раннее использование метеоритного железа

До того, как люди в разных культурах научились извлекать железо из руды , они использовали метеоритное железо или метеоритное железо , известное еще до настоящего « железного века » и узнаваемое по удельному содержанию никеля от 5 до 18% . Из-за своей редкости это « небесное железо» ( древнеегипетское : bj-n-pt = «небесное железо») было соответственно ценным и в основном перерабатывалось в культовые предметы и украшения. В Древнем Египте, например, ювелирный жемчуг из метеоритного железа с содержанием никеля около 7,5%, датируемый примерно 3200 годом до нашей эры , был найден в двух могилах с додинастических времен . Устарели. Также было возможно подтвердить сделанное ранее предположение о том, что кинжал, найденный на мумии фараона Тутанхамона, был сделан из метеоритного железа. Самые старые известные находки из метеоритного железа родом из Месопотамии , которая была под названием «urudu-ан-бар» (=  меди неба ) по шумеров , живущих там . Среди прочего, в городе Ур был обнаружен кинжал с клинком из метеоритного железа (10,8% Ni) и рукоятью, покрытой золотом, производство которого датируется примерно 3100 годом до нашей эры. Датировано.

Производство железа из руды

Для начала выплавки чугуна см.

Средиземноморье и Малая Азия

Использование безникелевого, то есть земного железа, также должно было иметь место в начале Месопотамии, о чем свидетельствует железный кинжал без никеля с бронзовой рукоятью периода между 3000 и 2700 годами до нашей эры. До н.э., который был найден в руинах Эшнунны недалеко от Телль Асмара на территории современного Ирака. Записи хеттов в архивах Богазкале (ранее Богазкёй ) в Центральной Анатолии показывают, что железо было известно уже во времена царя Анитты (около 1800 г. до н.э.) и что железо выплавляли, по крайней мере, примерно с 1300 г. до н.э. Между 1600 и 1200 годами до нашей эры. Производство железа оставалось в значительной степени монополией Хеттской империи и было одним из факторов ее подъема. С 1200 г. до н.э. В Леванте сталь производили за счет увеличения содержания углерода. Хетты делали в основном украшения из железа, которое изначально весило в восемь раз больше веса золота. В поздний хеттский период железо было настолько распространено, что его больше не включали в инвентарные списки вместе с драгоценными металлами, а вместе с медью. Однако не может быть и речи о монополии хеттов: уникальные изделия из земного железа эпохи средней и поздней бронзы были также найдены в Греции и на Кипре, в Иордании, Ливане, Израиле и Египте.

Считается, что железный век начался на Ближнем Востоке около 1200 г. до н.э. До н.э. - не потому, что с этого момента железо сыграло значительную роль, а потому, что культуры бронзового века рухнули за очень короткое время. Первые века железного века - это « темный век » в этом регионе , когда многие города были разрушены, торговля на дальние расстояния рухнула, а производство металла почти прекратилось. Только примерно с 700 г. до н.э. Когда культуры оправились от коллапса, железо снова стало более распространенным. С 1200 г. до н.э. В этом регионе также известна дамасская сталь или плавленый дамаск , названный в честь города Дамаск , который имеет очень высокое содержание углерода около 1,5% и характерный узор при полировке. Этот материал известен не только на Ближнем Востоке, но и раньше в других регионах, например, в Южной Индии, где он использовался самое позднее с 300 г. до н.э. Изготовлено.

В Древнем Египте железо выплавляли только в 6 веке до нашей эры. Проверено. Метеоритные утюги использовались со времен Древнего царства . В более поздних текстах это называлось bj-n-pt («железо небес») и в основном использовалось для изготовления амулетов и модельных инструментов для ритуала открывания рта . Хорошо известная находка - лезвие кинжала, подаренное Тутанхамоном примерно 1350 г. до н.э. До н.э., который, согласно последним исследованиям, скорее всего, состоит из метеорного железа. Другая находка железа в могиле близ Абидоса, принадлежащая 6-й династии (2347-2216 гг. До н.э.), может быть определена как не содержащая никель и, следовательно, имеющая земное происхождение, но его более раннее использование не может быть определено, потому что кусок полностью заржавел. Железный нож, найденный в стыках Великой пирамиды в 1837 году и первоначально датированный 4-й династией, оказался современным предметом.

Кроме того, чалибер принадлежал к народам Средиземноморья и Малой Азии, которые уже хорошо знали об использовании железа в качестве металлургического материала. Их имя сохранилось в греческом слове, обозначающем сталь ( chalybs ), в отличие от обычного железа ( sideros ). Самые ранние следы выплавки железа на территории Греции были обнаружены в виде железных шлаков примерно с 2000 года до нашей эры. В Агиа Триада на Крите.

В Древнем Египте и в Гераре (Палестина) выплавка железа началась около 1000 г. до н.э. Известен Гераром (о чем свидетельствуют чугуноплавильные печи и сельскохозяйственные орудия местного производства) и в Китае, по крайней мере, со времен династии Хань (206 г. до н.э. - 222 г. н.э.).

Европа

Осаждение железа (красноватое), в дополнение к осаждению серы (желтоватое) и осаждению извести (беловатое) на вулкане Крафла , Исландия

Железные палатки и копья, которые граф Гоззадини обнаружил в этрусских гробницах недалеко от Болоньи в 1853 году, являются одними из самых старых европейских предметов . Они датируются 9-10 веками до нашей эры. В Центральной Европе в целом доримский железный век обычно делится на период Гальштата (800–450 гг. До н.э.) и период Латена (с 450 г. до н.э.), причем первые предметы из железа появились уже в позднем бронзовом веке.

Одна из старейших известных железных находок в Германии - это железная заклепка, соединяющая наконечник бронзового копья и деревянное древко, которое было найдено в Хелле (Остпригниц) и датируется примерно 800 г. до н.э. До н.э. Однако в немецкоговорящем регионе период Ла-Тена, который начался всего 300 лет спустя во всей кельтской культуре, ознаменовал собой первую высокую культуру с многочисленными местами выплавки железа и находками железа (например, в Зигерланде и Тельтове ). Культуры бронзового века сохранились на севере Германии в гальштатский период. К югу от Альп, с другой стороны, существовала высокая культура этрусков, которые производили большое количество бронзы и железа и чьи изделия также попадали в Центральную Европу. Помимо прочего, на Эльбе добывали железный скарн .

Гоночные печи или гоночные заводы с сопутствующими кузницами были широко распространены в Европе до 18 века . До позднего средневековья они были единственным способом изготовления ковкого железа. С этого момента « освежение » позволило снизить содержание углерода в необработанном или чугунном чугуне. Жидкий чугун не был создан с помощью этого процесса, однако, поскольку гоночная печь могла достигать температуры только от 1000 до 1200 ° C, а температура плавления чистого железа составляет 1538 ° C (точка плавления чистого цементита , Fe 3 C: 1250 ° С). Развитие доменных печей и, следовательно, чугуна произошло в Европе лишь позже. Самые ранние куски чугуна были обнаружены в Швеции ( Лапфитан и Винархиттан ) и датированы 1150-1300 годами . С появлением литого пушечного ядра (начиная с 1400 г.) обработка чугуна, подобно кампаниям, распространилась по Европе.

Когда сокращающиеся леса в Европе больше не могли удовлетворить растущую потребность в древесном угле для производства железа, были предприняты поиски альтернатив. В 1709 году Абрахам Дарби в Великобритании первым использовал уголь (точнее, кокс угольного продукта ) в качестве альтернативы. В Германии работать на коксовой домне можно было только в 1796 году. Это изменение, вместе с изобретением паровой машины, считается началом промышленной революции . На плавильном заводе производился чугун и кованое железо . С введением процесса пудлинга около 1784 года стало возможным заменить ранее распространенный древесный уголь более дешевым каменным углем.

Использование и находки железа за пределами Европы и Малой Азии

В Африке существовала также очень старая традиция производства железа, которая началась около 3000 лет назад. Африканские металлурги очень стремились к экспериментам и новаторству, методы строительства и формы печей демонстрируют разнообразие, которое невозможно найти на других континентах. За некоторыми исключениями, а именно Мавританией и Нигером, на большинстве участков к югу от Сахары, предшествовавших выплавке железа, не было ни медного, ни бронзового века: сразу за неолитом последовал железный век. Археологи датируют самую старую известную плавильную печь в Африке, которая была обнаружена в Термитном массиве в Нигере , 800 годом до нашей эры. Другие участки для обработки железа были обнаружены, например, в Валальде в Сенегале , в Центральноафриканской Республике, в Руанде , в Таруге , районе вокруг Нсукки и на северной окраине гор Мандара на границе между Нигерией и Камеруном .

С 7 века до н.э. Помимо культур Ближнего Востока и некоторых частей Европы, железо было известно и во многих других регионах: например, в Индии и Шри-Ланке, в Китае, в Восточной Европе со скифами, а также к югу от Сахары в Африке. В Колхиде (сегодняшняя Западная Грузия) в VII веке был крупный производитель железа. Здесь найдено около 400 печей, в которых плавили гематит и магнетит.

В Китае первый опыт обращения с железом был получен из метеоритного железа. Первые археологические следы кованого железа можно найти на северо-западе, недалеко от Синьцзяна , с 8 века до нашей эры. Считается, что эти изделия, созданные ближневосточными методами, попали в Китай через торговлю. Ситуация изменилась в конце периода Чжоу в V веке до нашей эры. При массовом производстве чугуна в доменных печах. Китай постоянно совершенствовал эту технологию и оставался очень инновационным центром металлургии.

Железные предметы и большие запасы железа в руинах Хорсабада были найдены в гробницах Турана , региона, который простирался через восточный Иран, южный Афганистан и юго-западный Пакистан . Были обнаружены Виктором Плейс вместе с кольцами и цепями весом около 160 000 кг. Лейард наткнулся на железное оружие, такое как шлемы, копья и кинжалы, во время своих раскопок в Нимруде . Известна Железная колонна в Дели, кованая колонна высотой семь метров, построенная с 4-го по 5-е. Века.

Однако в Австралии и на близлежащих населенных островах Полинезии об использовании железа не знали, пока его не обнаружили европейские исследователи. Даже в высокопоставленной культуре инков и ацтеков Центральной и Южной Америки обрабатывались золото, серебро, медь и бронза хорошего качества и высокого мастерства, но железо обрабатывалось только в небольших количествах и только метеоритное железо.

Случаться

Охристые скалы в Руссильоне , на юге Франции
Ленточная руда в Мак-Кинли-Парк, Миннесота

Железо находится на девятом месте в ряду относительного содержания элементов, связанных с кремнием во Вселенной, с 8,7 · 10 5 атомов на 1 · 10 6 атомов кремния. Слияние элементов в звездах концов с железом, так как слияние высших элементов больше не высвобождает энергию, но должно быть израсходовано (см нуклеосинтеза ). Более тяжелые элементы возникают эндотермически при взрывах сверхновых , которые также ответственны за рассеяние вещества, созданного в звезде.

В последовательности содержания элементов по массовой доле железо занимает 2-е место на всей Земле (28,8%), 4-е место в земной оболочке (4,70%) и 4-е место в континентальной коре (5, 63%); в морской воде он содержится всего до 0,002 мг / л. Железо, наряду с никелем, вероятно, является основным компонентом ядра Земли . Предположительно, вызванные тепловыми силами, конвекционные токи жидкого железа во внешнем ядре создают магнитное поле Земли .

Большая часть железа в земной коре связана с различными другими элементами и образует несколько сотен различных минералов железа. Важным и экономически значимым классом являются минералы оксида железа, такие как гематит (Fe 2 O 3 ), магнетит (Fe 3 O 4 ) и сидерит (FeCO 3 ), лимонит (Fe 2 O 3 · n H 2 O) и гетит ( FeO · OH), которые являются основными рудами железа. Многие магматические породы также содержат сульфидный минерал пирротин и никель-железный минерал пентландит, который срастается с ним . Во время выветривания железо имеет тенденцию вымываться из сульфидных отложений в виде сульфата и из силикатных отложений в виде бикарбоната . Оба окисляются в водном растворе и выпадают в осадок в виде оксида железа (III) при слегка повышенном pH .

Крупные месторождения железа представляют собой ленточные руды , тип горной породы, состоящий из повторяющихся тонких слоев оксидов железа, чередующихся с лентами сланца и кремня с низким содержанием железа . Ленточные руды в основном откладывались между 3700 миллионами лет назад и 1800 миллионами лет назад (самые последние были образованы 350 миллионов лет назад) в результате реакции железа с кислородом, произведенным в процессе фотосинтеза цианобактерий .

Материалы, содержащие тонкоизмельченные оксиды железа (III) или гидроксиды оксидов, такие как охра , использовались как желтый (охра), красный (гематит), коричневый (умбра) и черный (магнетит) пигменты с доисторических времен . Они также влияют на цвет различных горных пород и глин , включая целые геологические образования, такие как Раскрашенные холмы в Орегоне и красный песчаник . По железному песчанику в Германии и Ванна Камень Великобритании соединений железа для желтоватого цвета многих исторических зданий и скульптур , несут ответственность. Красный цвет поверхности Марса происходит от реголита, богатого оксидом железа .

Минерал сульфида железа пирит ( FeS 2 ) содержит значительное количество железа. Тем не менее, он в основном используется для производства серной кислоты , поэтому при выгорании гравия, возникающем во время производства, содержится большое количество железа. Однако использовать их для производства чугуна можно только современными методами, поскольку необходимо удалить остатки серы, которые делают железо хрупким. Фактически, железо настолько широко распространено, что производство обычно сосредоточено только на рудах с очень высоким содержанием железа.

Железо в рудах

Первыми разрабатываемыми месторождениями были железный камень и обнаженные руды. Сегодня добываются в основном магнетит ( Fe 3 O 4 ), гематит и сидерит. Самые большие месторождения железной руды находятся в так называемых полосчатых формациях железа (BIF, полосчатая железная руда или полосчатая формация железа ), которые также называются таконитом и итабиритом и содержат железо в основном в минералах гематите и магнетите.

Железо как минерал

Редкое в природе железо и раньше оно достойно , обычно в виде небольших пузырей или выпуклостей в окружающей породе, а также массивных минеральных агрегатов весом до 25 тонн и, следовательно, признанным минералом . Международная минералогическая ассоциация (IMA) списки его в соответствии с систематики минералов в соответствии с Strunz (девятое издание) в рамках системы нет. «1.AE.05» (элементы - металлы и интерметаллиды - семейство железо-хром) ( 8-е издание : I / A.07-10 ). В систематике минералов согласно Дане , которая также распространена в англоязычных странах , элемент минерал перечисляется в системе № «1.1.11.0».

На данный момент твердое железо было обнаружено в 120 объектах по всему миру (по состоянию на 2010 год), хотя подавляющее большинство состоит из находок метеоритного железа разновидности камасита .

Железо кристаллизуется в кубической кристаллической системе , имеет твердость по шкале Мооса от 4 до 5 и цвет от серого до черного (черный как железо ) , в зависимости от условий образования и степени чистоты . Цвет линии также серый.

Из-за реакции с водой и кислородом ( ржавчины ) твердое железо нестабильно. Следовательно, сплав с никелем встречается либо в виде камасита (от 4 до 7,5% Ni), либо в виде тэнита (от 20 до 50% Ni) только в железных метеоритах на базальтах и в базальтах , в которых иногда происходит восстановление за счет железосодержащих минералов. Железо с более низким содержанием никеля считается разновидностью того же самого и известно под названием джозефинит , но это название также является синонимом минерала Аваруит (Ni 3 Fe).

С другой стороны, железные руды встречаются сравнительно часто; Важными примерами являются минералы магнетит ( магнитная железная руда Fe 3 O 4 ), гематит ( гематит , Fe 2 O 3 ), пирротин ( пирротин , FeS), пирит ( железный пирит , FeS 2 ), сидерит ( сидерит , FeCO 3 ) и В качестве горной породы применим лимонит ( лимонит , Fe 2 O 3 · n H 2 O). Осадочный железный оолит , иногда называемый железным камнем, состоит из минералов гидроксида железа, цементированных глинистыми или известковыми связующими. Минералы хлорит , глауконит и пирит представляют меньший промышленный интерес, но довольно часто встречаются в природе . В настоящее время (по состоянию на 2010 г.) известно 1424 минерала железа.

Железо в пище

Многие продукты содержат следы железа. Например, овес (лущеный) содержит 58 мг / кг, ячмень (лущеный) и рожь 28 мг / кг, пшеница 33 мг / кг, какао (слегка обезжиренное) 125 мг / кг, шпинат 38 мг / кг, картофель 5 мг / кг, петрушка 55 мг / кг, яблоко от 2 до 9 мг / кг, говядина 21 мг / кг, говяжья печень 70 мг / кг, говяжьи почки 11 мг / кг, свиная печень 154 мг / кг, свинина 18 мг / кг , свиная почка 100 мг / кг, свиная кровь 550 мг / л, бычья кровь 500 мг / л, коровье молоко 0,5 мг / л и яичный желток от 60 до 120 мг / л.

финансовая поддержка

Финансовые агентства по всему миру

Китайская Народная Республика является 711 млн тонн (60 процентов) в 2017 году, самый важный на сегодняшний день страна передельного чугуна, а затем Японии 78 млн тонн (6,6 процента), Индия 66 млн тонн (5,6 процента) и Россия 52 миллиона тонн (4,4 процента). Доля четырех государств в мировом производстве в 1170 миллионов тонн составила 77,5 процента. В Европе другими важными производителями были Украина , Германия и Франция .

В 2017 году в мире было добыто около 2,4 миллиарда тонн железной руды. Самыми важными поставщиками железной руды были Австралия , за которой следуют Бразилия , Китайская Народная Республика, Индия и Россия. Вместе на них приходилось 80,8% мирового производства. Кроме того, новый чугун изготавливается из лома.

Крупнейшие производители чугуна в мире (2016 г.)
классифицировать страна Производство
(в млн т )
классифицировать страна Производство
(в млн т)
1 Китайская Народная Республика 700,7 11 Тайвань 014,9
2 Япония 080,2 12-е Турция 012,5
3 Индия 077,3 13 Франция 009,7
4-й Россия 051,9 14-е Канада 007,6
5 Южная Корея 046,3 15-е Объединенное Королевство 006.1
Шестой Бразилия 035,0 16 Нидерланды 006.1
7-е Германия 027,3 17-е Италия 006.0
8-е США 022,3 18-е Австрия 005,6
9 Украина 021,9 19-е Мексика 005.2
10 Иран 018,3 20-е Южная Африка 005.0

Развитие мирового производства железной руды (в миллионах тонн)

Развитие мирового производства чугуна (в миллионах тонн)

Извлечение и представление

Чистое железо
Производство железа в Колбрукдейле , где Авраам Дарби I был первым, кто извлек железо из кокса в 1709 году ( картина Филиппа-Жака де Лутербурга , 1801 год)

Добыча и переработка руды

Железная руда в основном добывается открытым способом и реже в гражданском строительстве ( подземная добыча , как на железорудном руднике Кируна ). Если месторождения железной руды, признанные пригодными для разработки, открыты, руда может быть добыта менее трудоемким открытым способом. Большая часть железной руды добывается в Бразилии, Австралии, Китае, Индии, США и России.

В последние годы эти страны вытеснили первоначально наиболее важные страны-производители железной руды, такие как Франция, Швеция и Германия, чей последний рудник по добыче железной руды в Верхнем Пфальце был закрыт в 1987 году.

По технологическим и экономическим причинам руды, используемые для переработки в доменных печах, должны иметь однородные свойства с химической и физической точки зрения. Соответственно, грубая руда, полученная во время добычи, должна быть измельчена, измельчена и просеяна, а слишком мелкая руда должна быть сделана кусковой. Это известно как подготовка руды. Неровности руд одного или разных участков добычи компенсируются смешиванием руд на так называемых смешанных пластах. Лишь небольшая часть руд может быть использована непосредственно в доменной печи в виде кусковой руды . Основная часть железной руды представлена ​​мелкозернистой рудой и должна быть кусковой для использования в доменной печи, поскольку мелкозернистая руда сильно ухудшит или даже предотвратит подачу воздуха (ветер) в доменную печь. Наиболее важными процессами для этого являются спекание и гранулирование . В Германии руды в основном измельчаются путем спекания. В других странах, например в США, используется больше гранул, поэтому размер зерна, полученный в результате обработки, является решающим для выбора процесса. Для спекания требуется размер зерна более 2 мм, тогда как еще более мелкие руды гранулируются.

На аглофабриках крупнозернистые зерна руды сортируются по размеру и спекаются. Мелкие частицы руды должны быть помещены вместе с известковыми кусками на движущиеся решетки с газовым обогревом и приводом от электродвигателя (колосниковые конвейерные ленты) и расплавлены путем интенсивного нагрева и, таким образом, «спечены вместе» (спечены). Очень мелкая руда измельчается до мелкого порошка, который часто необходим для отделения пустой породы. Затем он интенсивно смешивается с известняком, мелкозернистым коксом (коксовая мелочь) и водой и помещается на подвижную решетку с приводом от двигателя. Газы выводятся снизу через путевую решетку. Зажигание происходит сверху, и фронт горения движется сверху вниз через смесь, которая на короткое время плавится (спекается). При гранулировании связующие вещества, заполнители и вода используются для создания смеси, которая затем раскатывается на гранулирующих пластинах с образованием маленьких шариков (зеленых гранул) диаметром от 8 до 18 мм. Их сжигают в гранулы с помощью газового обжига при температуре 1000 ° C на подвижной решетке, в шахтных печах или вращающихся печах. Агломерат нелегко транспортировать, поэтому его производят на металлургических заводах, окатыши в основном работают вблизи рудников.

Производство чугуна в доменной печи

Схематическое устройство доменной печи
Чугун , детальный вид

Железо получают путем химического восстановления оксида железа оксидных железных руд (или сульфидных железных руд после их обжига с атмосферным кислородом) и углерода (кокса). Чугун производится почти исключительно в высокодувных шахтных печах (доменных печах). Только в странах с дешевыми гидроэлектростанциями и дорогим углем производство электроэнергии с помощью электрических печей играет ограниченную роль. Кокс и руда заливаются в печь поочередно слоями в верхней части печи. Для этого над корпусом печи обычно устраивают два бункера, которые служат газовыми затворами между корпусом печи и окружающей средой. В самом верху внутри корпуса печи находится вращающийся желоб, с помощью которого материал распределяется в форме спирали по загрузочной поверхности. Слои кокса в нижней части печи, когда руда становится пластичной, поддерживают возможность протекания технологического газа через слой (коксовое окно).

Вставка опускается в шахту печи и сушится, нагревается, оксиды железа восстанавливаются и, наконец, плавятся ( окислительно-восстановительная реакция ) поднимающимся технологическим газом, который имеет температуру около 1600-2200 ° C (в точке впрыска) и состоит из моноксида углерода и азот . Технологический газ генерируется путем вдувания в печь воздуха, предварительно нагретого до температуры от 900 до 1300 ° C, посредством формования раздувом (медные сопла с водяным охлаждением) . Кислород в воздухе сгорает с коксом с образованием моноксида углерода. Весь процесс занимает около восьми часов.

Так называемое «непрямое восстановление» происходит в температурной зоне от 500 до 900 ° C. Различные оксиды железа реагируют с монооксидом углерода или водородом в три стадии , пока, наконец, не появится металлическое железо:

или.

Более железистый магнетит образуется из гематита .

или.

Из магнетита производят вюстит .

или.

Металлическое железо производится из вюстита, который собирается в доменной печи внизу.

В интервале температур от 900 до 1600 ° C также существует «прямое восстановление» углеродом:

Верхний газ, поступающий из доменной печи , очищается от пыли и используется для работы ветряных обогревателей, вентиляторов, насосов, освещения, газоочистки и транспортных устройств, необходимых для доменного процесса. Излишки используются для работы сталелитейных заводов или других промышленных целей.

Помимо жидкого чугуна в печи также вырабатывается жидкий шлак . Поскольку температура плавления смеси SiO 2 и Al 2 O 3 слишком высока для образования шлака, который является жидким при 1450 ° C, агрегаты используются для получения более легко плавящихся силикатов кальция и алюминия для понижения точки плавления . Это з. B. к глиноземам и пустотам, содержащим кремниевую кислоту, что обычно имеет место, соответственно предполагается известковый, d. ЧАС. основные компоненты (например, известняк , доломит ). В случае известковой походки, наоборот, глинозем и кремниевая кислота, т.е. ЧАС. добавляются кислые агрегаты (например, полевой шпат , глиняный сланец ). Чугун и шлак смешиваются вместе в доменной печи, имеют температуру около 1450 ° C и выводятся через выпускное отверстие, которое открывается примерно каждые два часа постукиванием и закрывается примерно через час путем закупоривания керамической массой. . Железо и шлак отделяются вне печи. Чугун заливается в транспортные поддоны и доставляется на металлургический завод .

Железо является жидким при 1450 ° C, потому что растворенный в нем углерод снижает температуру плавления . Шлак распыляют водой. В результате закалки он затвердевает в виде мелкозернистого стекла (шлакового песка). Этот шлаковый песок тонко измельчается и используется в качестве добавки к бетону (наполнителя) . В течение всего производственного процесса, в зависимости от процесса в доменной печи, производится от 200 до 1000 кг шлака на тонну чугуна.

Руды и кокс содержат в качестве основных примесей диоксид кремния ( кварцевый песок , силикаты ) SiO 2 и оксид алюминия Al 2 O 3 . Небольшая часть кремнезема восстанавливается до кремния , который растворяется в железе. Остальное вместе с оксидом алюминия образуют шлак ( силикаты кальция и алюминия ).

Чугун в доменной печи ( чушковый чугун ) содержит только около 95% железа. Он содержит от 0,5 до 6% марганца, а также слишком много углерода (от 2,5 до 4%), серы (от 0,01 до 0,05%), кремния (от 0,5 до 3%) и фосфора для большинства применений (от 0 до 2%). Как правило, таким образом , десульфурация является первым осуществляются в сталелитейном заводе путем продувки в карбиде кальция , магний или негашеном , с оптимальной десульфурацией является необходимым условием для производства чугуна с шаровидным графитом . Если чугун охлаждается очень медленно, например B. В песчаных формах («слитках») растворенный углерод отделяется в виде графита и получается «серый чугун» (серая поверхность излома, температура плавления около 1200 ° C). Другим условием для этого является преобладание содержания кремния над содержанием марганца (> 2% Si; <0,2% Mn). При более быстром охлаждении z. B. В железных оболочках («литейных формах») углерод остается в виде карбида железа в чушках, так что «белый чугун» (белая поверхность излома, температура плавления около 1100 ° C, в основном используется для производства стали. ) создано. Здесь также важно преобладание содержания марганца (<0,5% Si;> 4% Mn), препятствующего выделению графита.

Производство чугуна без доменной печи

Доменные печи требуют больших материальных и энергетических затрат, которые не всегда могут быть обеспечены при неблагоприятных условиях использования сырья и энергии. По этой причине, а также из-за экологических проблем были разработаны альтернативные методы обработки железа. В них существующие железные руды должны быть восстановлены с минимальным использованием кокса или без него или, в качестве альтернативы, с использованием каменного угля , бурого угля , сырой нефти или природного газа . В большинстве процессов, известных как «прямое восстановление железа», полученный чугун получают в твердой пористой форме, которая известна как губчатое железо или «прямое» железо, и подходит для производства стали .

Две основные реакции включают процесс прямого восстановления : при использовании метана ( природного газа ) и кислорода (альтернативно водяного пара или диоксида углерода) он частично окисляетсятеплом и катализатором ):

Затем железная руда обрабатывается этими газами в печи , в результате чего получается твердое губчатое железо :

Кремнезем удаляют, добавляя известняковый флюс, как описано выше.

Хорошо известные процессы прямого восстановления, отсортированные по соответствующей восстановительной емкости, включают:

  1. Производство чугуна в шахтной печи :
    Во всех трех процессах используется более или менее короткая шахтная печь и в качестве исходных материалов богатые железом кусковые руды, агломерат или окатыши, которые предварительно нагреваются и помещаются в головку печи. Смесь горячего восстановительного газа с температурой 1000 ° C, состоящая из оксида углерода (CO), водорода (H 2 ), диоксида углерода (CO 2 ), воды (H 2 O) и, при необходимости, метана (CH 4 ), вдувается в нижнюю часть камеры. печь. Производимое губчатое железо имеет чистоту от 85 до 95%.
  2. Производство железа в реторте :
    Очень богатые концентраты железной руды помещаются в керамические реторты или муфели и восстанавливаются мелкозернистым углем, коксовой мелочью и известняком или природным газом. Производимое губчатое железо имеет чистоту от 80 до 95% и используется либо для производства специальных сталей, либо в виде железного порошка для порошковой металлургии .
  3. Производство чугуна во вращающемся сосуде:
    Кусковая руда или окатыши загружаются сюда вместе с известняком или доломитом во вращающиеся печи длиной до 110 м , которые нагреваются до 1050 ° C с помощью бурого угля, коксового газа или топочного мазута. Губчатое железо производится с чистотой от 85 до 90%.
    Предварительно нагретая железная руда подается во вращающуюся печь с углем или коксом на отстойнике чугуна. При вдувании чистого кислорода монооксид углерода, содержащийся в восстановительном газе, сжигается до диоксида углерода, и вращающаяся печь нагревается примерно до 1300-1350 ° C. Производится жидкий чугун.
  4. Производство железа в реакторе с псевдоожиженным слоем
    восстановление жидкой железной руды), разработанный Standard Oil Company , Нью-Йорк.
  5. Губчатое железо производится из мелкозернистой железной руды, которая взбивается и восстанавливается путем впрыскивания водорода, природного газа или остаточного газа нефтепереработки.
  6. Производство чугуна в электропечи
    Производство чугуна в электрических печах имеет смысл только в том случае, если электричество можно обеспечить в достаточном количестве и недорого. В зависимости от качества железной руды и носителей углерода потребление энергии составляет от 2000 до 2500 кВтч на тонну чугуна.

Термитная реакция

Воспламенения смеси порошка алюминия и железа (III) , оксид производит жидкий металлическое железо с помощью термитной реакции:

Реакция не имеет значения для производства железа из руды, в том числе потому, что необходимый алюминий требует значительного количества электроэнергии для его производства. При алюминотермической сварке, в частности, для сварки плавлением используется остаточная энергия жидкого чугуна после восстановления оксида железа с помощью алюминия. из железнодорожных путей .

Производство стали

В γ-железе углерод растворим до 2,06%, сталь содержит от 0 до 2% углерода, она податлива и раскатывается, но только от 0,5% углерода она отверждается . Если значение ниже, это не закаливаемая сталь или кованое железо.

Для сталеплавильных различного были процедуры разработаны, в том числе Pfützenöfen , бессемеровский конвертер , печи с открытым камином, Sauerstoffbasisöfen и дуговыми печами . Во всех случаях цель состоит в том, чтобы окислить часть или весь углерод вместе с другими примесями . С другой стороны, для изготовления легированных сталей можно добавлять другие металлы.

В зависимости от процесса, любая десульфурация шлак , которые могут возникнуть в отозван или постучал и чугун затем используются для производства стало в конвертере ( кислород , пенообразующим процесс , ветер освежения процесса , такие как процесс Томаса , stove- процесс освежающего , такие как процесс Сименс-Мартин ) с добавлением негашеной извести и продувкой воздухом или кислородом в окислительной манере. В этом процессе кремний превращается в диоксид кремния, а углерод - в диоксид углерода. Фосфор связан как фосфат кальция . В этом случае жидкий утюг имеет температуру около 1600 ° C. Он содержит так много кислорода, что при его застывании из оставшегося углерода образуются пузырьки окиси углерода. Это нежелательно при непрерывной разливке, которая сегодня используется наиболее часто . Поэтому при выпуске стали из конвертера в ковш добавляется алюминий для связывания кислорода в виде оксида алюминия. Если качество стали высокое, за конвертерным процессом следуют дальнейшие технологические этапы, такие как: Б. вакуумная обработка ( вторичная металлургия ).

В качестве альтернативы, чугун также можно перерабатывать в стальсодержанием углерода до 2% ) путем цементации с использованием других методов, таких как процесс пудлинга или отпуска, а также из кованого железа (имеющегося в продаже чистого чугуна) .

характеристики

Физические свойства

Зависимость энергии связи ядра от массы ядра: максимум кривой около 56 Fe
Объемно-центрированная кубическая элементарная ячейка кристалла железа
Молярный объем как функция давления для α-железа при комнатной температуре
железо высокой чистоты (99,97% +), полученное электролитическим способом

Химически чистое железо - это серебристо-белый, относительно мягкий, пластичный, очень реактивный металл с плотностью 7,873 г / см³, который плавится при 1535 ° C и кипит при 3070 ° C.

Средний атом железа примерно в 56 раз больше массы атома водорода . Атомное ядро изотопа железа 56 Fe имеет один из крупнейших дефектов массы и, следовательно, одну из самых высоких энергий связи на нуклон среди всех ядер атомов. Вот почему он считается заключительным этапом производства энергии путем ядерного синтеза в звездах . Однако самый высокий дефект массы имеет 62 Ni , за ним следует 58 Fe, и только на третьем месте следует 56 Fe.

При комнатной температуре аллотропной модификацией чистого железа является феррит или α-железо. Эта модификация кристаллизуется в объемно-центрированной кубической кристаллической структуре ( тип вольфрама ) в пространственной группе Im 3 m (пространственная группа № 229) с параметром решетки a = 286.6 пм и двумя формульными единицами на элементарную ячейку . Эта модификация устойчива ниже 910 ° C. Выше этой температуры он превращается в γ-модификацию или аустенит . Он имеет гранецентрированную кубическую структуру ( тип меди ) с пространственной группой  Fm 3 m (№ 225) и параметром решетки a = 364,7 пм. Третье структурное изменение происходит при 1390 ° C, выше этой температуры до точки плавления 1535 ° C объемноцентрированный кубический δ-феррит снова становится стабильным. Фазовые переходы также происходят при высоком давлении : при давлениях более 10-15 ГПа и температурах не более нескольких сотен градусов Цельсия α-железо превращается в ε-железо, кристаллическая решетка которого представляет собой гексагональную плотную упаковку. сфер (HCP); При более высоких температурах, вплоть до точки плавления, происходит соответствующее превращение γ-железа в ε-железо, причем давление фазового перехода увеличивается с температурой. Кроме того, может произойти еще один фазовый переход от ε-железа к β-железу, который составляет около 50 ГПа и более 1500 К; однако существование этой β-фазы спорно, и были также сделаны различные выводы о ее кристаллической структуре, в том числе: орторомбическая или двойная ГПУ структура. Эти превращения еще называют «полиморфизмом железа».Шаблон: room group / 229Шаблон: room group / 225

Отсутствие β-фазы в стандартной номенклатуре аллотропов железа связано с тем, что ранее предполагалось, что изменение магнетизма в точке Кюри при 766 ° C от ферро- к парамагнетизму сопровождается структурным изменением и, следовательно, существует еще одна модификация между 766 и 910 ° C, которую называют β-модификацией или β-железом. Однако после более точных измерений это оказалось неверным.

Растворимость углерода в α-железе очень низкая и составляет максимум 0,018% при 738 ° C, как видно из диаграммы железо-углерод . Гораздо больше углерода (до 2,1% при 1153 ° C) может раствориться в γ-железе. В расплавленном чугуне растворимость углерода при 1153 ° C составляет около 4,3%, хотя она увеличивается с повышением температуры.

Температура плавления железа хорошо определена экспериментально только для давлений примерно до 50 ГПа. При более высоких давлениях разные экспериментальные методы дают очень разные результаты. Различные исследования определяют местонахождение тройной точки γ-ε при давлениях, которые различаются на несколько десятков гигапаскалей и отличаются друг от друга на 1000 К и более при температурах плавления под высоким давлением. В общем, расчеты молекулярной динамической модели и ударные эксперименты приводят к более высоким температурам и более крутым кривым плавления, чем статические эксперименты в ячейках с алмазными наковальнями.

В спектре железа видны спектральные линии во всех спектральных диапазонах. В астрономии, точнее в рентгеновской астрономии, большой интерес представляют сильные эмиссионные линии нейтрального железа в рентгеновском диапазоне. Астрономы наблюдают их в активных ядрах галактик , рентгеновских двойных звездах , сверхновых и черных дырах .

Магнитные свойства

Как переходный металл, железо имеет постоянный магнитный момент в каждом атоме. Ниже точки Кюри 770 ° C α-железо меняется с парамагнитного на ферромагнитное : спины двух неспаренных электронов в каждом атоме обычно выравниваются со спинами его соседей, создавая общее магнитное поле. Это происходит потому, что орбитали этих двух электронов (d z 2 и d x 2 - y 2 ) не указывают на соседние атомы в решетке и, следовательно, не участвуют в металлической связи .

В отсутствие внешнего источника магнитного поля атомы спонтанно расщепляются на магнитные домены диаметром примерно 10 микрометров. Это кристаллические области, ограниченные стенами Блоха ( районы Вайса ). Из-за случайной ориентации этих магнитных доменов внешний момент не ощущается. Таким образом, макроскопическая железка имеет полное магнитное поле, близкое к нулю.

Другая возможность - антипараллельное расположение моментов в сплавах железа ниже температуры Нееля T N ( антиферромагнетизм ). Здесь моменты уже скомпенсированы на атомарном уровне. В то время как в пара- и антиферромагнитном состоянии никакая заметная поляризация не может быть достигнута с помощью обычных внешних магнитных полей, в ферромагнитном состоянии это может быть очень легко достигнуто путем миграции блоховских стенок и поворота направления поляризации доменов.

Приложение внешнего магнитного поля заставляет домены, намагниченные в одном и том же общем направлении, расти за счет соседних доменов, обращенных в других направлениях, тем самым увеличивая внешнее поле. Этот эффект используется в электрических устройствах, которые должны направлять магнитные поля, такие как Б. электрические трансформаторы , головки магнитной записи и электродвигатели . Примеси, дефекты решетки или границы зерен и частиц могут «фиксировать» домены в новых положениях, так что эффект сохраняется даже после того, как внешнее поле было удалено, и железный объект, таким образом, становится постоянным магнитом .

Некоторые соединения железа, такие как ферриты и минеральный магнетит , кристаллическая форма смешанного оксида железа (II, III), демонстрируют аналогичное поведение (хотя атомный механизм, ферримагнетизм, несколько отличается). Кусочки магнетита с естественной постоянной намагниченностью ( камни из магнитного железа ) были первыми компасами для навигации. Частицы магнетита широко использовались в магнитных носителях записи, таких как запоминающие устройства , магнитные ленты , гибкие диски и диски, пока они не были заменены материалом на основе кобальта .

Химические свойства

Степени окисления железа
−2 [Fe (CO) 4 ] 2- , [Fe (CO) 2 (NO) 2 ]
−1 [Fe 2 (CO) 8 ] 2-
0 Fe (CO) 5 , Fe 2 (CO) 9 , Fe 3 (CO) 12
+1 [Fe (H 2 O) 5 NO] 2+
+2 FeCl 2 , FeSO 4 , FeO , Fe (OH) 2 , ферроцен
+3 FeCl 3 , Fe 2 O 3 , Fe (NO 3 ) 3 , FeO (OH)
+4 Li 2 FeO 3 , BaFeO 3
+5 FeO 4 3-
+6 К 2 FeO 4 , BaFeO 4

Железо устойчиво к сухому воздуху, сухому хлору, а также к концентрированной серной кислоте , концентрированной азотной кислоте и основным агентам (кроме горячего раствора гидроксида натрия ) со значением pH выше 9. Эта стойкость обусловлена ​​наличием когезионного защитного покрытия. оксидная кожа. В неокисляющих кислотах, таких как соляная кислота и разбавленная серная или азотная кислота, железо быстро растворяется с выделением водорода .

Он также разлагается водой при температуре выше 500 ° C и горячими щелочами по обратимой реакции:

Концентрированный едкий натр разрушает железо даже в отсутствие воздуха, он переходит в раствор с образованием гидроксоферрата (II). Во влажном воздухе и в воде, содержащей кислород или углекислый газ, железо легко окисляется с образованием гидрата оксида железа ( ржавчина ). Поскольку образовавшийся оксидный слой мягкий и пористый, процесс ржавления может протекать беспрепятственно. Морская вода, содержащая электролиты, или вода, содержащая SO 2, ведет себя особенно агрессивно в промышленных зонах. При нагревании железа в сухом воздухе образуется тонкий слой оксида железа (II, III) (Fe 3 O 4 , удар молотком ), который сильно окрашивается ( отпуск ). Очень мелкодисперсное пирофорное железо вступает в реакцию с кислородом воздуха при комнатной температуре при появлении огня. Горящая стальная вата активно реагирует во влажном газообразном хлоре с образованием паров хлорида коричневого железа (III) . При нагревании смеси порошка железа и серы (в массовом соотношении 7: 4) образуется в основном сульфид железа (II) . Железо также образует фосфиды , силициды , сульфиды или карбиды с другими неметаллами, такими как фосфор , кремний , сера и углерод, при повышенных температурах .

Запах железа

Структурная формула 1-октен-3-она

Чистое железо без запаха. Типичный запах, классифицируемый как металлический, при прикосновении к железным предметам возникает в результате химической реакции веществ, содержащихся в поте и кожном сале, с ионами двухвалентного железа, которые образуются в процессе.

Одним из наиболее важных носителей запаха является 1-октен-3-он , который даже в разбавленном виде имеет металлический запах, напоминающий грибной. Это составляет около трети запаха. Остальное - это другие альдегиды и кетоны. Предварительная стадия пахучих веществ - это перекиси липидов. Это происходит, когда кожный жир окисляется определенными ферментами или неферментативными процессами (например, УФ-составляющей света). Эти перекиси липидов затем расщепляются ионами двухвалентного железа, образуя ароматизаторы. Ионы двухвалентного железа возникают в результате коррозии железа при контакте с потом рук , который содержит коррозионные органические кислоты и хлориды.

Когда кровь трется о кожу, возникает аналогичный запах, поскольку кровь также содержит ионы железа (II), которые образуют пахучие вещества посредством аналогичных реакций.

Сильно заржавевшие предметы (включая образование соединений железа (III)) не испускают металлического запаха при прикосновении, как учит повседневный опыт. С этим согласуется наблюдение, что разложение перекисей липидов не катализируется ионами железа (III).

Маркировка опасных веществ

правила техники безопасности
Фамилия

Железный порошок

Маркировка опасности GHS
02 - Легко / чрезвычайно огнеопасно

Внимание

H- и P-фразы ЧАС: 228-251
П: 210-260-370 + 378

В то время как железо в массивной форме не является опасным веществом, порошок железа может быть горючим , а в мелкодисперсной форме даже пирофорным . Соответственно, такие порошки должны иметь дополнительный знак опасности.

Изотопы

Железо имеет 27 изотопов и два основных изомера , четыре из которых являются естественными стабильными изотопами . Они имеют относительные частоты: 54 Fe (5,8%), 56 Fe (91,7%), 57 Fe (2,2%) и 58 Fe (0,3%). Изотоп 60 Fe имеет период полураспада 2,62 миллиона лет, 55 Fe 2,737 лет и изотоп 59 Fe 44,495 дней. Остальные изотопы и два изомера ядра имеют период полураспада от менее 150 нс до 8,275 часа. Существование 60 Fe в начале формирования планетной системы было подтверждено свидетельствами корреляции между содержаниями 60 Ni , продуктом распада 60 Fe и содержаниями стабильных изотопов Fe в некоторых фазах некоторых фаз. метеориты (например, в метеоритах Семаркона и Червоный Кут ). Возможно, что энергия, выделяющаяся при радиоактивном распаде 60 Fe, в дополнение к энергии атомного распада радиоактивного 26 Al , также сыграла роль в плавлении и дифференциации астероидов сразу после их образования около 4,6 миллиарда лет назад. Сегодня первоначально присутствующее 60 Fe распалось на 60 Ni. Распределение изотопов никеля и железа в метеоритах позволяет измерить содержание изотопов и элементов во время формирования Солнечной системы и определить условия, преобладающие до и во время формирования Солнечной системы.

Из стабильных изотопов железа только 57 Fe имеет ядерный спин, отличный от нуля . Поэтому он подходит для мессбауэровской спектроскопии .

использовать

Железный мост , самый старый чугунный мост (1779/80 г.)

В отличие от углеродсодержащего железа, химически чистое железо имеет второстепенное техническое значение и используется, например, в качестве материала для катализаторов . процесс Габера-Боша или синтез Фишера-Тропша .

Большая часть производимого чугуна является основным компонентом стали и чугуна . Железо является наиболее широко используемым в мире, так как в нем используется 95 процентов металлов. Причина этого кроется в ее широкой доступности, что делает ее довольно недорогой, и в том факте, что сталь обеспечивает превосходную прочность и ударную вязкость, когда она образует сплавы с другими металлами, такими как хром, молибден и никель, что делает ее единственной для многих областей применения. технология Изготовление основного материала. Применяется в производстве наземных транспортных средств, кораблей и во всей строительной сфере ( железобетонные конструкции , стальные конструкции ). Другие области применения - упаковка ( банки , контейнеры, контейнеры, ведра, ленты), трубопроводы, сосуды под давлением, газовые баллоны и пружины . В промышленности используются различные стали; около 7500 разновидностей стандартизированы в Германии.

Железо используется в качестве материала в следующих формах:

  • Чугун содержит от четырех до пяти процентов углерода и различные пропорции серы , фосфора и кремния . Это промежуточный продукт при производстве чугуна и стали.
  • Чугун содержит более 2,06% углерода и других легирующих элементов , таких как кремний и марганец , которые улучшают литейные качества. Чугун очень твердый и хрупкий. Это , как правило , не может быть пластически деформируется (кованые), но она может быть наливают очень хорошо из - за его сравнительно низкой температурой плавления и низкой вязкости расплава.
  • Сталь содержит максимум 2,06% углерода. В отличие от чугуна, он кованый . Легирование и подходящая комбинация термической обработки (см. Закалка ) и пластической деформации ( холодная прокатка ) могут изменять механические свойства стали в широких пределах.

Железо (наряду с кобальтом и никелем ) является одним из тех трех ферромагнитных металлов, которые благодаря своим свойствам, помимо прочего, позволяют широко использовать электромагнетизм. в генераторах , трансформаторах , дросселях , реле и электродвигателях . Он становится чистым или, помимо прочего. Легирован кремнием, алюминием, кобальтом или никелем (см. Мю-металл ) и служит магнитомягким материалом сердечника для направления магнитных полей, для экранирования магнитных полей или для увеличения индуктивности. Выпускается оптом и в виде листового металла и порошка ( порошковые стержни ).

Железный порошок также используется в химии (например, в качестве катализатора в синтезе аммиака ) и используется в соответствующих типах лент для магнитной записи данных. Железная проволока использовалась, среди прочего, для записи данных в проводном устройстве . используется для изготовления канатов .

В медицине железосодержащие препараты используются в качестве антианемических средств , причинно при лечении железодефицитной анемии и дополнительно при лечении анемии, вызванной другими причинами .

Биологическое значение

Часть живых существ

Железо является важным микроэлементом почти для всех живых существ, особенно для кроветворения у животных.

В растительных организмах он влияет на фотосинтез и образование хлорофилла и углеводов , поскольку у растений железосодержащие ферменты участвуют в фотосинтезе, хлорофилле и образовании углеводов. В растениях железо встречается почти исключительно в форме свободных неорганических ионов железа. Нитрогеназа (фиксация азота) также содержит железо (а также элемент молибден ). Есть растения , которые делают ионы железа из карбонатных почв биодоступных через фито- сидерофоры (железо-комплексообразующие соединения) в сочетании с местным высвобождением ионов водорода, в течение которого Fe 3+ пониженный до Fe 2+ , а затем в комплексе. В растениях, как и в печени, железо связано с фитоферритинами. В растениях он абсолютно необходим для синтеза хлорофилла. Если содержание железа в растениях падает ниже критического минимума, зеленые части растения становятся бледно-желтыми ( хлороз ).

В грибове (такие как Ferrichrome , в сидерофора с ростом и развитием свойств), бактерии (в Streptomyces являются ferrioxamine B образуется) и морские черви в них (и в Lingula железа белки негемовой приходят гемэритрин назад) играет соединение железа играет важное роль.

В организме человека и животных окисляется как железо 2+ и железо 3+ . Являясь центральным атомом кофактора гема b в гемоглобине , миоглобине и цитохромах , он отвечает за транспорт и хранение кислорода, а также перенос электронов у многих животных и людей. В этих белках он окружен плоским кольцом порфирина .

Железо также является компонентом комплексов железо-сера (так называемые кластеры железо-сера ) многих ферментов , например нитрогеназ , гидрогеназ или комплексов дыхательной цепи . Третий важный класс ферментов железа, известных как негемовые ферменты железа , например, метанмонооксигеназа , рибонуклеотидредуктаза и гемеритрин . Эти белки выполняют задачи в различных организмах: активация кислорода, транспорт кислорода , окислительно-восстановительные реакции и гидролиз . Трехвалентное железо так же важно, как и центральный ион фермента каталазы , который расщепляет перекись водорода клеточного токсина, которая вырабатывается в процессе метаболизма в пероксисомах клеток.

Железо хранится внутриклеточно в ферритине (содержание железа 20%) и продукте его распада гемосидерине (содержание железа 37%). Железо транспортируется через трансферрин .

Люди содержат от 2,5 до 4 г железа, из которых 60% (2,0-2,5 г) содержится в гемоглобине эритроцитов, около 1 г в печени и костном мозге (запасные белки ферритин и гемосидерин), примерно от 10 до 15 %% в миоглобине (около 400 мг железа), 250 мг в ферментных системах от 0,1 до 0,2% железа в транспортных белках (например, сера, белки железа, цитохромы) (цитохром: 0,1% от общего количества железа).

Внешний донор и акцептор электронов

Некоторые бактерии используют Fe (III) в качестве акцептора электронов для дыхательной цепи. Вы восстанавливаете его до Fe (II), что означает мобилизацию железа, поскольку большинство соединений Fe (III) плохо растворяются в воде, но большинство соединений Fe (II) легко растворяются в воде. Некоторые фототрофные бактерии используют Fe (II) в качестве донора электронов для восстановления CO 2 .

Медицинское значение

Потребность в железе и дефицит железа

Железо в степени окисления Fe 2+ и Fe 3+ необходимо для всех организмов. Суточная потребность составляет 1 мг для мужчин и 2 мг для женщин. Из-за неэффективного всасывания потребление с пищей должно составлять от 5 до 9 мг для мужчин и от 14 до 18 мг для женщин. Дефицит железа чаще всего встречается у беременных женщин и спортсменов. Младенец может усвоить около 50% железа из грудного молока и только 20% из коровьего молока.

В частности, женщины перед менопаузой часто страдают дефицитом железа , причиной чего является менструация . Вы должны потреблять около 15 миллиграммов железа в день, в то время как суточная потребность взрослого мужчины составляет всего около 10 миллиграммов. Кроме того, при рождении ребенка женщины теряют около 1000 миллиграммов железа. При одновременном приеме витамина С скорость усвоения железа значительно увеличивается. Железом особенно богаты кровяная колбаса, печень, бобовые и цельнозерновой хлеб, и лишь немного - в (мышечном) мясе. Однако одновременное употребление молочных продуктов, кофе или черного чая препятствует всасыванию железа.

Токсичность и перегрузка железом

Люди

Железо является важным микроэлементом для человека, но при передозировке оно также может быть вредным. Это особенно касается людей , страдающих гемохроматозом , нарушением регуляции всасывания железа в кишечнике. В ходе болезни железо накапливается в печени , что приводит к сидерозу и дальнейшему повреждению органов.

Кроме того, предполагается, что железо является инфекционным заболеванием, например B. способствовать развитию туберкулеза , поскольку болезнетворным микроорганизмам также необходимо железо для размножения. Избыток железа приводит к повышенной восприимчивости к инфекционным заболеваниям (туберкулез, сальмонеллез , СПИД , иерсиниоз ). Кроме того, некоторые нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Паркинсона или Альцгеймера, вызывают отложения железа в определенных областях мозга. В настоящее время неясно, является ли это причиной или следствием заболевания.

Таким образом, добавки с железом, как и другие пищевые добавки, рекомендуются только в том случае, если имеется медицинский диагноз дефицита железа .

растения

Железо также является важным микроэлементом в растительных организмах . Он влияет на фотосинтез, а также на образование хлорофилла и углеводов. Однако перегрузка железом может проявляться в виде отравления железом . В почвах он присутствует в виде Fe (OH) 3 при нормальных значениях pH . Если содержание кислорода в почве низкое, железо (III) восстанавливается до железа (II) путем восстановления. Это переводит железо в растворимую форму, доступную для растений. Если эта доступность слишком сильно возрастает в анаэробных условиях, например, из-за уплотнения почвы , может произойти повреждение растений из-за токсичности железа, явление, которое особенно известно в районах выращивания риса.

доказательство

Есть несколько методов обнаружения железа. Помимо спектральных аналитических методов (железо дает очень богатый спектр) известны также разнообразные химические методы обнаружения. В реакции обнаружения ионов железа сначала различают два катиона Fe 2+ и Fe 3+ .

Обнаружение железа тиогликолевой кислотой

Ионы Fe 2+ и Fe 3+ можно обнаружить с помощью тиогликолевой кислоты :

Присутствие ионов Fe 2+ или Fe 3+ дает интенсивный красный цвет.

Обнаружение железа гексацианоферратами

Соли железа и их обнаружение солями кровяного щелока

Ионы Fe 2+ могут быть обнаружены с помощью соли красного кровяного щелока :

Ионы Fe 3+ могут быть обнаружены с помощью соли желтого кровяного щелока :

Обе реакции обнаружения дают темно-синий берлинский синий , важный краситель. Нет реакции комплексообразования , только катионный обмен.

Оба пигмента в значительной степени идентичны, потому что между ними существует химическое равновесие. Fe 3+ превращается в Fe 2+ и наоборот:

Особенно интенсивный синий цвет комплекса создается за счет переноса заряда между ионами железа. Примечательно, что этот известный реагент для обнаружения железа сам по себе содержит железо, которое химически хорошо маскируется ионами цианида ( внутренний орбитальный комплекс ) и, таким образом, демонстрирует пределы химического анализа.

Обнаружение железа тиоцианатами

Раствор железа (III) и тиоцианат железа (III)

В качестве альтернативы можно обнаружить соли железа (III) с тиоцианатами (роданидами). Они реагируют с ионами железа (III) с образованием тиоцианата железа (III):

Образуется темно-красный тиоцианат железа (III) (Fe (SCN) 3 ), который остается в растворе. Однако некоторые сопутствующие факторы мешают этому обнаружению (например, Co 2+ , Mo 3+ , Hg 2+ , избыток минеральных кислот ), поэтому может потребоваться процесс разделения катионов .

ссылки

В своих химических соединениях железо встречается в основном со степенями окисления +2 (например, хлорид железа (II) ), +3 (например, фторид железа (III) ), а также +6 (например, феррат бария (VI) ), но есть также соединения со степенями окисления -2, -1 и 0 (например, пентакарбонил железа ), а также +1, +4 и +5. Ни в одном соединении железо не присутствует в степени окисления, соответствующей его номеру подгруппы VIII. Даже соединения с железом в степени окисления +7 неизвестны.

Оксиды

Пигмент оксида железа

Железо образует с кислородом двухвалентные и трехвалентные оксиды:

Кроме того, известен другой оксид железа - FeO 2 .

Поскольку эти оксиды не образуют прочного защитного слоя, железное тело, находящееся в атмосфере, полностью окисляется. В пористый оксидный слой замедляет процесс окисления, но не может предотвратить это, поэтому приработки служит плохой защиты от коррозии . Когда железный корпус перед окончательной ржавчиной собирается и подается на переработку , ржавое железо и ржавая сталь при производстве стали в электроплавильной печи являются желаемым и ценным носителем кислорода. Этот кислород в железном ломе действует как окислитель во время «кипения стали» , чтобы окислять нежелательные, снижающие качество примеси (например, легкие металлы ).

Оксид гидроксида железа (III) (FeO (OH)) относится к группе гидроксидов железа или гидратов оксида железа (III), которые различаются степенью гидратации . При нагревании гидроксид оксида железа (III) превращается в оксид железа (III). Α-форма встречается в природе в виде игольчатой ​​железной руды или гетита . Y-образная форма встречается в природе в виде рубиновой слюды или лепидокрокита . В α-форме он имеет ромбическую кристаллическую структуру , пространственную группу Pbnm (пространственная группа № 62, позиция 3) .Шаблон: room group / 62.3

Оксиды железа и гидроксиды железа используются в качестве пищевых добавок (E 172).

Соли

Железо образует двухвалентные и трехвалентные соли:

Безводный хлорид железа (III) представляет собой вещество черного цвета со слегка резким запахом соляной кислоты . Как безводное соединение, он чрезвычайно гигроскопичен, то есть удаляет воду из воздуха. С увеличением содержания воды гигроскопичность уменьшается, а цвет меняется от красно-коричневого до желтоватого. Хлорид железа (III) имеет тригональную кристаллическую структуру с пространственной группой R 3 (пространственная группа № 148) .Шаблон: room group / 148

Все соли железа используются , в частности в качестве флокулянта и устранить фосфат, в том числе предварительно осадки , одновременное осаждение , после осаждения и хлопья фильтрации и осаждения сульфидов , Faulgasentschwefelung и биогаз десульфуризации .

Другие соединения железа

Индивидуальные соединения железа:

литература

  • Вильгельм Баер: Железо: его история, добыча и обработка. Справочник для чугунолитейных заводов, машиностроителей, торговцев, производителей и строителей . Лейпциг 1862 г. (оцифровано)
  • Людвиг Бек : История железа в технической и культурно-исторической взаимосвязи. Тома 1–5, Vieweg, Braunschweig 1884–1903.
  • Гарри Х. Биндер: Словарь химических элементов - периодическая таблица в фактах, цифрах и данных. С. Хирцель Верлаг, Штутгарт 1999, ISBN 3-7776-0736-3 .
  • Вагн Фабрициус Бухвальд : железо и сталь в древние времена. Конг. Danske Videnskab. Selskab, Копенгаген 2005, ISBN 87-7304-308-7 .
  • А. Ф. Холлеман , Э. Виберг , Н. Виберг : Учебник неорганической химии . 102-е издание. Вальтер де Грюйтер, Берлин 2007, ISBN 978-3-11-017770-1 , стр. 1636–1666.
  • Отто Йоханнсен (от имени Ассоциации немецких металлургов): История железа. 3. Издание. Verlag Stahleisen, Дюссельдорф, 1953 г.
  • Отто Йоханнсен: История железа. Дюссельдорф, 1925 г. (оцифрованная версия)
  • Ханс Шоппа: Что нужно знать оператору доменной печи о своей работе . Verlag Stahleisen, Дюссельдорф 1992, ISBN 3-514-00443-9 .
  • Ассоциация немецких металлургов: общее представительство металлообрабатывающей промышленности. 17-е издание. Stahleisen, Дюссельдорф 1970/71.

веб ссылки

Commons : железный  альбом с фотографиями, видео и аудиофайлами.
Викисловарь: Eisen  - объяснение значений, происхождение слов, синонимы, переводы
Викиучебники: Биохимия и патобиохимия: железо  - учебные и учебные материалы

Индивидуальные доказательства

  1. а б в Гарри Х. Биндер: Словарь химических элементов. С. Хирцель Верлаг, Штутгарт 1999, ISBN 3-7776-0736-3 .
  2. Значения свойств (информационное окно) взяты с www.webelements.com (железо) , если не указано иное .
  3. CIAAW, Standard Atomic Weights Revised 2013 .
  4. a b c d e Статья о железе в Крамиде, А., Ральченко, Ю., Ридере, Дж. И NIST ASD Team (2019): База данных атомных спектров NIST (версия 5.7.1) . Издание: НИСТ , Гейтерсбург, Мэриленд. DOI : 10.18434 / T4W30F ( https://physics.nist.gov/asd ). Проверено 11 июня 2020 года.
  5. a b c d e Запись о железе на WebElements, https://www.webelements.com , по состоянию на 11 июня 2020 г.
  6. а б К. Шуберт: Модель кристаллической структуры химических элементов. В: Acta Crystallographica . 1974, B30, стр. 193-204 (DOI : 10.1107 / S0567740874002469 ).
  7. a b Иминь Чжан, Джулиан Р.Г. Эванс, Шоуфэн Ян: Скорректированные значения точек кипения и энтальпий испарения элементов в справочниках. В: Journal of Chemical & Engineering Data . Том 56, 2011 г., стр. 328-337 (DOI : 10.1021 / je1011086 ).
  8. Людвиг Бергманн, Клеменс Шефер, Райнер Кассинг: Учебник экспериментальной физики , том 6: твердое тело. 2-е издание, Вальтер де Грюйтер, 2005 г., ISBN 3-11-017485-5 , стр. 361.
  9. seilnacht.com
  10. ^ A b Уильям М. Хейнс: Справочник CRC по химии и физике . 92-е издание. Тейлор и Фрэнсис, 2011, ISBN 978-1-4398-5511-9 ( hbcpnetbase.com ).
  11. ^ A b Г. Ругель, Т. Фестерманн, К. Кни, Г. Коршинек, М. Путивцев, Д. Шуман, Н. Кивель, И. Гюнтер-Леопольд, Р. Вайнрайх, М. Вольмутер: Новое измерение 60 Fe Half-Life. В: Physical Review Letters . 103, 2009 г., стр. 072502, DOI : 10.1103 / PhysRevLett.103.072502 .
  12. б с д запись на железо, порошок в базе данных GESTIS вещества в IFA , доступ к 26 апреля 2017 года. (Требуется JavaScript)
  13. Этот элемент в твердом виде не классифицируется как опасное вещество согласно GESTIS, раздел «Химические свойства».
  14. a b c d e f g h i j k Флориан Нойкирхен: От каменного века до редких земель - Краткая история металлов . Springer-Verlag, 2016, ISBN 978-3-662-49347-2 , стр. 65 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске Google Книг).
  15. ^ Фридрих Клюге : этимологический словарь немецкого языка . 21-е, без изменений. Берлин и др. 1975, с. 160-161.
  16. Юлий Покорный : Происхождение и этимология слова железо. В: Журнал сравнительных лингвистических исследований . Том 46, 1914, стр. 128-150.
  17. Вольфганг Пфайфер : Этимологический словарь немецкого языка. 212-е издание. 1993, стр ??.
  18. Клаус Приснер, Карин Фигала (Ред.): Алхимия. Лексикон герметической науки . Бек, Мюнхен 1998, ISBN 978-3-406-44106-6 , стр. 123 ( предварительный просмотр страницы в поиске Google Книг).
  19. Отто Йоханнсен: История железа. 3. Издание. Verlag Stahleisen, Дюссельдорф, 1953, стр. 6.
  20. а б Отто Иогансен: История железа. 3. Издание. Verlag Stahleisen, Дюссельдорф, 1953, стр. 38.
  21. Тило Рехрен, Тамаш Бельгия, Альберт Ямбон, Дьёрдь Кали, З.С. Каштовски, Золтан Кис, Имре Ковач, Богларка Мароти, Маркос Мартинон-Торрес, Джанлука Миньячи, Винсент Пиготт, Миляна Радивоевич, Л.-Лестлоси: 5,000. лет египетские железные бусины, сделанные из кованого метеоритного железа. В: Журнал археологической науки. Том 40, 2013, с. 4785-4792. DOI: 10.1016 / j.jas.2013.06.002 .
  22. a b Метеоритика и планетология , Метеоритное происхождение лезвия железного кинжала Тутанхамона, 20 мая 2016 г.
  23. а б Отто Иогансен: История железа. 3. Издание. Verlag Stahleisen, Дюссельдорф, 1953, с. 40.
  24. Отто Йоханнсен: История железа. 3. Издание. Verlag Stahleisen, Дюссельдорф, 1953, с. 44.
  25. ^ A b Чарльз Берни: Исторический словарь хеттов. Исторические словари древних цивилизаций и исторических эпох. Scarecrow Press, 2004, ISBN 0-8108-6564-5 , стр. 135-136.
  26. ^ Ричард А. Габриэль: Великие армии древности . Издательская группа Greenwood, 2002, ISBN 0-275-97809-5 , стр. 75.
  27. Вольфганг Хелк : Железо. В: Вольфганг Хелк, Эберхард Отто (Hrsg.): Lexikon der Ägyptologie. Том 1, Harrassowitz, Wiesbaden 1975, столбцы 1209-1210.
  28. Ховард Вайс: Операции, проводившиеся у пирамид Гизы в 1837 году. Том 1, Фрейзер, Лондон, 1840, стр. 275-276.
  29. ^ Альфред Лукас, Джон Р. Лукас: Древние египетские материалы и промышленность. 4-е издание. Арнольд, Лондон, 1962, с. 237.
  30. ^ A b c Ассоциация немецких рабочих- металлистов: Общее представление о черной металлургии. 17-е издание. Stahleisen, Дюссельдорф 1970/71, стр. 5.
  31. Отто Йоханнсен: История железа. 3. Издание. Verlag Stahleisen, Дюссельдорф, 1953, с. 45.
  32. Mineralienatlas: Mineralienportrait / Eisen .
  33. ^ Софус Мюллер: Железный век . Walter de Gruyter GmbH & Co KG, 2019, ISBN 978-3-11-144101-6 , стр. 9 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске Google Книг).
  34. Легенды: 2000 лет истории битвы за Варус - археология - легенды . Вальтер де Грюйтер, 2012, ISBN 978-3-11-028251-1 , стр. 154 ( ограниченный просмотр в поиске Google Книг).
  35. Эрик Мирстенер, Уильям Лидберг, Ульф Сегерстрём, Харальд Бистер, Дэвид Дамелл, Ричард Биндлер: Мошиттан был самой ранней доменной печью для чугуна в Швеции? Отчет об отложениях как археологический ящик для инструментов. В: Journal of Archaeological Science: Reports. Том 5, 2016, с. 35-44. DOI: 10.1016 / j.jasrep.2015.10.040 .
  36. ^ Ханс Бернс, Вернер Тайзен: Материалы железа - сталь и чугун . Springer-Verlag, 2008, ISBN 978-3-540-79957-3 , стр. 396 ( ограниченный просмотр в поиске Google Книг).
  37. Клаус Урбан: Материаловедение и технологии материалов Поездка на лезвии бритвы . Springer-Verlag, 2015, ISBN 978-3-662-46237-9 , стр. 28 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске Google Книг).
  38. ^ Бернхард Нойман: Металлы . Рипол Классик, 1904, ISBN 978-5-87731-632-4 , стр. 8 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске Google Книг).
  39. Дэвид Стронах: Металлические предметы из раскопок 1957 года в Нимруде. В: Ирак. Том 20, 1958, стр. 169-181, DOI : 10.2307 / 4199639 .
  40. ^ Ричард Киффер, Вернер Хотоп: Sintereisen и Sinterstahl . Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-7091-3951-6 , стр. 4 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске Google Книг).
  41. Отто Йоханнсен: История железа. 3. Издание. Verlag Stahleisen, Дюссельдорф, 1953, стр. 9-11.
  42. ^ Катарина Лоддерс: Изобилие элементов Солнечной системы. В кн . : Принципы и перспективы космохимии. 2010, с. 379-417. Crossref. Интернет.
  43. Матиас Шольц: Физика структуры, развития и свойств звезд . Springer-Verlag, 2018, ISBN 978-3-662-57801-8 , стр. 500 ( ограниченный предварительный просмотр в Поиске книг Google).
  44. ^ Клод Аллегр, Жерар Манес, Эрик Левин: Химический состав Земли и контроль изменчивости планетарной генетики. В: Письма по науке о Земле и планетах . Том 185, 2001, стр. 49-69; DOI: 10.1016 / S0012-821X (00) 00359-9 .
  45. Дэвид Р. Лид (Ред.): Справочник CRC по химии и физике . 85-е издание. CRC Press, Бока-Ратон, Флорида, 2005. Раздел 14, Геофизика, астрономия и акустика; Изобилие элементов в земной коре и в море.
  46. ^ Джон Гротцингер, Томас Джордан: Press / Siever General Geology . Springer-Verlag, 2016, ISBN 978-3-662-48342-8 , стр. 11 ( ограниченный предварительный просмотр в Поиске книг Google).
  47. Вернер Гохт: Справочник по рудным месторождениям на рынках металлов, добыче металлов, использованию металлов, ценообразованию, правилам торговли . Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-642-86964-8 , стр. 31 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске Google Книг).
  48. ^ Слободан Янкович: Экономическая геология руд . Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-7091-5100-6 , стр. 96 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске Google Книг).
  49. ^ Грегор Маркл: Минералогия минералов и горных пород - петрология - геохимия . Springer-Verlag, 2014, ISBN 978-3-662-44628-7 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске книг Google).
  50. Вальтер Кёлле: Анализ воды - правильная оценка основных параметров, параметров, типов воды, ингредиентов, предельных значений в соответствии с Постановлением о питьевой воде и Директивой ЕС о питьевой воде . John Wiley & Sons, 2012, ISBN 3-527-65984-6 , стр. 84 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске Google Книг).
  51. Lexicon of Geosciences: Banded Iron Formation , по состоянию на 5 октября 2019 г.
  52. а б в Мартин Бертау, Армин Мюллер, Петер Фрёлих, Михаэль Кацберг: Промышленная неорганическая химия . John Wiley & Sons, 2013, ISBN 978-3-527-33019-5 , стр. 696, 252 ( ограниченный просмотр в поиске Google Книг).
  53. Эллен Моррис Бишоп, Джон Элиот Аллен: Путешествие по геологии Орегона . Альпинисты, 1996, с. 200 ( ограниченный предварительный просмотр в Поиске книг Google).
  54. ^ Вальтер Хэнель, Вернер Буггиш, Кристиан Буггиш: Минералы и горные породы . TESSLOFF Verlag, 1994, ISBN 978-3-7886-2850-5 , стр. 35 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске Google Книг).
  55. ^ FJ Берри: химическая связь и спектроскопия в химии минералов . Springer Science & Business Media, 2012, ISBN 978-94-009-4838-9 , стр. 92 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске Google Книг).
  56. Мартин Окруш, Зигфрид Маттес: Mineralogie Введение в специальную минералогию, петрологию и месторождения . Springer-Verlag, 2010, ISBN 978-3-540-78201-8 , стр. 70 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске Google Книг).
  57. Рудольф Виндерлих: Учебник химии для высших учебных заведений Стандартное издание для младших и старших классов . Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-663-04370-6 , стр. 75 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске Google Книг).
  58. Геология для инвесторов: месторождения железа - пластинчатые железные образования (BIF) | Geology for Investors , по состоянию на 7 октября 2019 г.
  59. Справочник по минералогии - Железо (англ., 57 kB; PDF).
  60. IMA / CNMNC List of Mineral Names - Iron (английский, PDF 1,8 МБ, стр. 137).
  61. Миндат - Места добычи железа .
  62. Мартин Окруш, Зигфрид Маттес: Минералогия: Введение в специальную минералогию, петрологию и месторождения . 7-е издание. Springer Verlag, Берлин / Гейдельберг / Нью-Йорк 2005, ISBN 3-540-23812-3 , стр. 22 .
  63. ^ Уильям Джервис Джонс: Исторический лексикон немецких обозначений цвета . Лента 1 . Akademie Verlag, Берлин 2013, ISBN 978-3-05-005953-2 , стр. 835 ( ограниченный просмотр в поиске Google Книг).
  64. Стефан Вайс: Большой справочник минералов Ляпис . 5-е издание. Кристиан Вайсе Верлаг, Мюнхен, 2008 г., ISBN 978-3-921656-17-4 .
  65. ^ Минеральный атлас: Жозефинит .
  66. Webmineral - Виды минералов отсортированы по элементу Fe (железо) .
  67. a b c d e f g h i j W. Ternes: Биохимия элементов: Неорганическая химия биологических процессов . Springer-Verlag, 2012, ISBN 978-3-8274-3020-5 , стр. 108 127 ( ограниченный предварительный просмотр в Поиске книг Google).
  68. Iron and Steel Statistics and Information: Iron and Steel 2019 Statistics and Information , по состоянию на 8 октября 2019 г.
  69. Iron Ore Statistics and Information: Iron Ore Statistics and Information 2019 , по состоянию на 8 октября 2019 г.
  70. Геологическая служба США: Мировое производство (PDF; 298 кБ).
  71. World Steel в цифрах 2020. (PDF) (больше не доступны в Интернете.) Всемирная ассоциация стали , заархивированы с оригинала на 3 июля 2020 года ; Доступ к 3 июля 2020 года .
  72. Worldsteel: ИНФОРМАЦИЯ - Сталь и сырье 2019 , по состоянию на 9 октября 2019 г.
  73. Luossavaara-Kiirunavaara AB: Mining , по состоянию на 9 октября 2019 г.
  74. Гюнтер Швеммер: История производства железа в центральном Верхнем Пфальце в XIX и XX веках . iplom.de, 2001, ISBN 978-3-8324-4262-0 , стр. 129 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске Google Книг).
  75. The Fischer World Almanac 2001 . Fischer Taschenbuch Verlag, 2000, ISBN 978-3-596-72001-9 , стр. 1157 ( ограниченный просмотр в поиске Google Книг).
  76. а б в Хайнц М. Хирсиг : VDI-Lexikon Maschinenbau . Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-642-57850-2 , стр. 520 ( ограниченный просмотр в Поиске книг Google).
  77. а б Х. Бернс, Л. Шеер: Что такое сталь - заказчик стали для всех . Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-642-61846-8 , стр. 100 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске Google Книг).
  78. a b Вольфганг Блек, Эльвира Мёллер: Ручной выбор стали, обработка, применение . Carl Hanser Verlag GmbH Co KG, 2017, ISBN 978-3-446-44962-6 , стр. 78 386 ( ограниченный просмотр в Поиске книг Google).
  79. a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v А. Ф. Холлеман , Э. Виберг , Н. Виберг : Учебник неорганической химии . 102-е издание. Вальтер де Грюйтер, Берлин 2007, ISBN 978-3-11-017770-1 , стр. 1637-1642.
  80. Хайнц Брауэр: Справочник по охране окружающей среды и технологиям защиты окружающей среды Том 2: Производство и комплексная охрана окружающей среды . Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-642-60943-5 , стр. 340 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске Google Книг).
  81. М. Шамсуддин: Физическая химия металлургических процессов . John Wiley & Sons, 2016, ISBN 978-1-119-07833-3 , стр. 237 ( ограниченный просмотр в поиске Google Книг).
  82. Людвиг фон Богданди, H.-J. Энгелл: Восстановление железных руд: научные принципы и техническая реализация . Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-642-92935-9 , стр. 33 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске Google Книг).
  83. Утилизация в ЕС: побочные продукты стали: шлак, пыль и шлам с высоким потенциалом утилизации - утилизация в ЕС , по состоянию на 10 декабря 2020 г.
  84. Отто Хеннинг: Baustoffchemie Введение для инженеров-строителей и архитекторов . Beuth Verlag, 2013, ISBN 978-3-410-22481-5 , стр. 53 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске Google Книг).
  85. ^ Симона Франке: Giesserei-Lexikon 2019 . Schiele & Schoen, 2019, ISBN 978-3-7949-0916-2 , стр. 181 ( ограниченный просмотр в поиске Google Книг).
  86. Юрген Руге: Технология материалов для студентов факультетов машиностроения и технологического проектирования с 1 семестра . Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-322-84025-7 , стр. 75 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске Google Книг).
  87. ^ Биддл Верн, Грегори Паркер: химия, точность и дизайн . Книга Бека.
  88. Немецкая ассоциация Eisenhüttenleute: Gemeinfassliche, представляющая скобяные изделия. 17-е издание. Stahleisen, Düsseldorf 1970/71, стр. 103-118.
  89. Мартин Бертау, Армин Мюллер, Петер Фрёлих, Майкл Кацберг, Карл Хайнц Бюхель, Ганс-Генрих Моретто, Дитмар Вернер: Промышленная неорганическая химия . John Wiley & Sons, 2013, ISBN 978-3-527-64958-7 , стр. 252 ( ограниченный просмотр в поиске Google Книг).
  90. М. П. Фьюэлл: атомный нуклид с самой высокой средней энергией связи . В: Американский журнал физики . Лента 63 , нет. 7 , 1995, с. 653-658 , DOI : 10.1119 / 1,17828 ( на английском языке).
  91. Г. Ауди, О. Берсиллон, Дж. Блахот, А. Х. Вапстра: Оценка ядерных свойств и свойств распада с помощью NUBASE. В кн . : Ядерная физика. Том A 729, 2003 г., стр. 3-128. DOI: 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.001 . ( PDF ; 1,0 МБ).
  92. ^ Франсуа Кардарелли: Справочник по материалам Краткий настольный справочник . Springer Science & Business Media, 2008, ISBN 978-1-84628-669-8 , стр. 65 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске Google Книг).
  93. Рейнхард Бёлер: Эксперименты при высоком давлении и фазовая диаграмма материалов нижней мантии и ядра . В кн . : Обзоры геофизики . Лента 38 . Американский геофизический союз, 2000, стр. 221-245 , DOI : 10,1029 / 1998RG000053 .
  94. ^ Рейнхард Болер, М. Росс: минеральная физика . Ред .: Elsevier (=  Трактат по геофизике . Том. 2 ). 2007, Свойства горных пород и минералов - плавление под высоким давлением, стр. 527-541 .
  95. Химический состав обустроены звезды спектральных типов А и F . С. 32, 55 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске Google Книг).
  96. Lexicon of Astronomy: Iron Line - Lexicon of Astronomy , по состоянию на 11 февраля 2018 г.
  97. ^ Чарльз Стейнмец: Теория и расчет электрических цепей . Редактор: МакГроу-Хилл. 1917 г., рис.42 .
  98. ^ A b c Ганс Бернс, Вернер Тайзен: Eisenwerkstoffe Stahl und Gusseisen . Springer-Verlag, 2012, ISBN 978-3-642-31923-5 , стр. 118 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске Google Книг).
  99. a b B. D. Cullity, CD Graham: Introduction to Magnetic Materials, 2nd . Wiley - IEEE, Нью-Йорк 2008, ISBN 0-471-47741-9 , стр. 116 ( google.com ).
  100. Гринвуд и Эрншоу, стр. 1075-1079.
  101. Б.Л. Брамфитт, Арлан О. Бенскотер: Руководство металлографа: практика и процедуры для чугуна и стали . ASM International, 2002, ISBN 978-0-87170-748-2 , Фазовая диаграмма железа и углерода, стр. 24–28 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске Google Книг).
  102. a b Wissenschaft-Online-Lexika: Запись о железе в Lexikon der Chemie , по состоянию на 14 ноября 2019 г.
  103. а б в Запись по железу. В: Römpp Online . Георг Тиме Верлаг, по состоянию на 26 мая 2014 г.
  104. Д. Глиндеманн, А. Дитрих, Х.-Дж. Staerk, P. Kuschk: Два запаха железа при прикосновении и при воздействии кислот - карбонильные соединения (кожа) и органофосфины . В: Angewandte Chemie . Том 118, № 42, 2006 г., стр. 7163-7166 (DOI : 10.1002 / anie.200602100 ).
  105. a b c d Вольфганг Мюкке, Криста Леммен: Аромат и запах, воздействие и значение пахучих веществ для здоровья . ecomed-Storck GmbH, 2010, ISBN 978-3-609-16436-6 , стр. 76 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске Google Книг).
  106. Г. Ауди, Ф. Г. Кондев, Мэн Ван, В. Дж. Хуанг, С. Наими: Оценка ядерных свойств NUBASE2016. In: Chinese Physics C. 41, 2017, S. 030001, DOI : 10.1088 / 1674-1137 / 41/3/030001 (полный текст)
  107. Анна Шу-Реннер, Адам Фрич, М. Хайм, А. Шор, М. Тоннессен: открытие изотопов железа. В: Атомные данные и таблицы ядерных данных. Том 96, 2010, стр. 817-823. DOI: 10.1016 / j.adt.2010.06.003 .
  108. ^ Алан П. Дикин: Геология радиогенных изотопов . Cambridge University Press, 2018, ISBN 978-1-107-09944-9 , стр. 422 ( ограниченный просмотр в поиске Google Книг).
  109. ^ Генрих Д. Холланд, Карл К. Турекян: Радиоактивная геохронометрия, производная от Трактата по геохимии . Academic Press, 2010, ISBN 978-0-08-096708-0 , стр. 50 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске Google Книг).
  110. Гарри И. Максуин-младший, Гэри Р. Хасс: Космохимия . Cambridge University Press, 2010, ISBN 1-139-48946-1 , стр. 290 ( ограниченный просмотр в поиске Google Книг).
  111. Геро Вогл: Блуждание без цели От атомной диффузии к распространению живых существ и идей . Springer-Verlag, 2007, ISBN 978-3-540-71064-6 , стр. 86 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске Google Книг).
  112. ^ Карл Х. Кох: Анализ производственных процессов . Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-662-01083-9 , стр. 102 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске Google Книг).
  113. Эрвин Ридель, Ханс-Юрген Мейер: Общая и неорганическая химия . Вальтер де Грюйтер, 2013, ISBN 978-3-11-027013-6 , стр. 341 ( ограниченный просмотр в поиске Google Книг).
  114. Стефан Хассе: Структура сплавов чугуна . Fachverlag Schiele & Schoen, 2007, стр. 55 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске Google Книг).
  115. a b Герман Сициус: группа железа: элементы восьмой подгруппы Путешествие по таблице Менделеева . Springer-Verlag, 2016, ISBN 978-3-658-15561-2 , стр. 20.22 ( ограниченный предварительный просмотр в Поиске книг Google).
  116. Эрхард Хорнбоген, Ханс Варлимонт: Металлкунде, структура и свойства металлов и сплавов . Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-662-08697-1 , стр. 292 ( ограниченный просмотр в поиске Google Книг).
  117. Франц Зак: Справочник по силовой электронике Том 1 / . Springer-Verlag, 2015, ISBN 978-3-658-04899-0 , стр. 1828 г. ( ограниченный просмотр в поиске Google Книг).
  118. ^ Карл А. Хофманн: неорганическая химия . Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-663-14240-9 , стр. 667 ( ограниченный просмотр в поиске Google Книг).
  119. Аарон Фоиси Нмунгвун: Влияние технологии видеозаписи на СМИ и домашние развлечения . Рутледж, 2012, ISBN 978-0-8058-0360-0 , стр. 38 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске Google Книг).
  120. Ulrich Schwabe, Dieter Paffrath: Drug Ordinance Report 2016 . Springer-Verlag, 2016, ISBN 978-3-662-50351-5 , стр. 265 ( ограниченный просмотр в Поиске книг Google).
  121. Гельмут Платтнер, Иоахим Хентшель: Клеточная биология . Георг Тим Верлаг, 2006, ISBN 978-3-13-106513-1 , стр. 277 ( ограниченный просмотр в поиске Google Книг).
  122. Запись о ферритине. В: Römpp Online . Георг Тиме Верлаг, по состоянию на 26 мая 2014 г.
  123. Ф. Виддел, С. Шнелл, С. Хейзинг, А. Эренрайх, Б. Ассмус, Б. Шинк: Окисление двухвалентного железа аноксигенными фототрофными бактериями. В кн . : Природа . Vol. 362, 1993, pp. 834-836; Аннотация .
  124. Эберхард Дж. Вормер : Железо. Элемент жизни. Копп, Роттенбург, 2016.
  125. Ю. Кохго, К. Икута, Т. Отаке, Ю. Торимото, Дж. Като: метаболизм железа в организме и патофизиология перегрузки железом. В: Международный журнал гематологии . Том 88, номер 1, июль 2008 г., стр. 7-15, DOI: 10.1007 / s12185-008-0120-5 . PMID 18594779 . PMC 2516548 (полный текст).
  126. М. Ауэрбах, Х. Баллард: Клиническое использование внутривенного железа: введение, эффективность и безопасность. В: Гематология / Образовательная программа Американского общества гематологов. Американское общество гематологов. Образовательная программа. 2010, стр. 338–347, DOI : 10.1182 / asheducation-2010.1.338 . PMID 21239816 .
  127. JM McDermid, B. Lönnerdal: Iron. В: Достижения в области питания (Bethesda, Мэриленд). Том 3, номер 4, июль 2012 г., стр. 532-533, DOI: 10.3945 / an.112.002261 . PMID 22797989 . PMC 3649722 (полный текст).
  128. UE Schaible, SH Kaufmann: Железо и микробная инфекция . В: Нац. Rev. Microbiol. Лента 2 , вып. 12 декабря 2004 г., с. 946-953 , DOI : 10.1038 / nrmicro1046 , PMID 15550940 .
  129. Медицина - Сообщение: DEGUM: Распознайте болезнь Паркинсона до того, как она начнется. Рабочая группа научных медицинских обществ, пресс-релиз от 6 июля 2006 г. в Informationsdienst Wissenschaft (idw-online.de), доступ 20 декабря 2014 г.
  130. ^ Гюнтер Фелленберг: Химия загрязнения окружающей среды. 3. Издание. Verlag BG Teubner, Штутгарт 1997, ISBN 3-519-23510-2 , стр. 158.
  131. Барбара Грюттнер, Вильгельм Фрезениус, Х. Хан, Герхарт Джандер: Элементы восьмой подгруппы железо · кобальт · никель . Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-662-36753-7 , стр. 128 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске Google Книг).
  132. ^ А. Ф. Holleman , Е. Wiberg , Н. Wiberg : Учебник неорганической химии . 102-е издание. Вальтер де Грюйтер, Берлин 2007, ISBN 978-3-11-017770-1 , стр. 1650.
  133. Герхарт Джандер, Эвальд Блазиус: Учебник аналитической и препаративной неорганической химии. 12-е издание. С. Хирцель Верлаг, Штутгарт, 1983, ISBN 3-7776-0379-1 , стр. 221.
  134. Элерс: Аналитика I. 8-е издание.
  135. Э. Шведа: Яндер / Блазиус: Неорганическая химия I - Введение и качественный анализ. 17-е издание. Hirzel, Штутгарт 2012, ISBN 978-3-7776-2134-0 , стр. 337.
  136. Детлеф Шредер, Андреас Фидлер и другие: Получение и характеристика анионных, нейтральных и катионных аддуктов железо-диоксид кислорода [FeO2] в газовой фазе. В кн . : Неорганическая химия. Том 33, 1994, стр. 5094, DOI: 10.1021 / ic00100a039 .
  137. ^ Химия для инженеров. Pearson Germany, 2008, ISBN 978-3-8273-7267-3 , стр. 256 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске книг Google).
  138. Георг Брауэр (ред.) И др.: Справочник по препаративной неорганической химии. 3-е, переработанное издание. Том III, Фердинанд Энке, Штутгарт 1981, ISBN 3-432-87823-0 , стр. 1648.
  139. ↑ Описание патента: Процесс производства водного раствора сульфата железа (III) и его использование в качестве реагента для очистки воды.
  140. Prussian Blue , Colourlex.