Żelazo
26 Fe Układ okresowy pierwiastków
Żelazo Żelazo
Dane ogólne
Nazwa, symbol, l.a.	Żelazo, Fe, 26
Grupa, okres, blok	8 , 4, d
Właściwości metaliczne	metal przejściowy
Właściwości atomowe Masa atomowa 55,845 u Promień atomowy 140 (obl. 156) pm Promień walencyjny 125 pm Promień van der Waalsa bd Konfiguracja elektronowa [ Ar ]3d64s2 Zapełnienie powłok 2, 8, 14, 2 Elektroujemność 1,83 ( Pauling ) 1,64 ( Allred ) Stopień utlenienia 2, 3, 4, 6 Właściwości kwasowe tlenków amfoteryczne
Właściwości fizyczne Stan skupienia stały Gęstość 7874 kg/m³ Twardość 4 Kolor srebrzystobiały Temperatura topnienia 1808 K 1534,85 °C Temperatura wrzenia 3023 K 2749,85 °C Objętość molowa 7,09×10-6 m³/ mol Ciepło parowania 349,6 kJ/mol Ciepło topnienia 13,8 kJ/mol Ciśnienie pary nasyconej 7,05 Pa (1808 K) Prędkość dźwięku 4910 m/s (293,15 K)
Pozostałe dane Ciepło właściwe 440 J/(kg*K) Konduktywność 9,93×106 S /m Przewodność cieplna 80,2 W/(m*K) Potencjały jonizacyjne I. 762,5 kJ/mol II. 1561,9 kJ/mol III. 2957 kJ/mol IV. 5290 kJ/mol
Najbardziej stabilne izotopy izotop wyst. o.p.r. s.r. e.r. MeV p.r. 54Fe 5,8% stabilny izotop z 28 neutronami 55Fe {syn.} 2,73 roku w.e. 0,231 55 Mn 56Fe 91,72% stabilny izotop z 30 neutronami 57Fe 2,2% stabilny izotop z 31 neutronami 58Fe 0,28% stabilny izotop z 32 neutronami 59Fe {syn.} 44,503 dnia β- 1,565 59 Co 60Fe {syn.} 2,62 ×106 lat β- 3,978 60 Co
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)

Żelazo (Fe, łac. ferrum) – metal z VIII grupy pobocznej .

Posiada 25 izotopów z przedziału mas 45–69. Trwałe są izotopy 54, 56, 57 i 58. Najwięcej jest izotopu 56 (92%).

Występowanie w skorupie ziemskiej

Występuje w skorupie ziemskiej w ilości ok. 6% w minerałach takich jak np.:

• czerwony hematyt (Fe₂O₃),
• czarny magnetyt (Fe₃O₄),
• syderyt (FeCO₃),
• limonit (Fe₂O₃ * n H₂O),
• getyt (FeO(OH),
• piryt (FeS₂)
• arsenopiryt (FeAsS)
• żelazo rodzime (Fe)
• i wiele innych.

W wydobyciu rud żelaza w 2003 roku, wynoszącym ogółem ok. 1 mld ton, przodowały: Chiny (240 mln ton), Brazylia (215 mln ton), Australia (ok. 190 mln ton), Rosja (90 mln ton) i Indie (80 mln ton).

W Polsce zasobów żelaza w okolicach Suwałk nie wydobywa się w związku z groźbą zaistnienia katastrofy ekologicznej oraz z uwagi na głębokie położenie złóż^[1]

Żelazo znane było już cywilizacjom starożytnym.

Oprócz minerałów, duże znaczenie technologiczne mają karbonylkowe kompleksy żelaza, które otrzymuje się z chlorków żelaza i które są katalizatorami licznych reakcji organicznych. Żółty chlorek żelaza(II) o kwaskowym smaku, jest podawany przy niedokrwistości .

Znaczenie biologiczne żelaza

Pierwiastek ten jest mikroelementem . Znajduje się w wielu ważnych białkach : hemoglobinie , mioglobinie , w tym też w centrach aktywnych licznych enzymów takich jak: katalaza , peroksydazy oraz cytochromy . Ponieważ zapotrzebowanie na żelazo jest zmienne i zależy od wieku, płci i stanu organizmu, norma dobowego spożycia waha się w dość dużych granicach. U osób dorosłych: od 10 mg/dobę u mężczyzn, do 20 mg u kobiet, z zastrzeżeniem że w okresie ciąży i karmienia powinno to być ok. 30 mg/dobę. Chociaż organizm ma dość dobrze rozwinięte mechanizmy regulacyjne, w niektórych sytuacjach może dojść do schorzenia nazywanego hemochromatozą , związanego z nadmiarem żelaza w organizmie. Duże ilości soli żelaza(II) są toksyczne. Sole żelaza(III-VI) są nieszkodliwe, ponieważ się nie wchłaniają.

Prawidłowe stężenie żelaza w surowicy krwi^[2]:

• wartość średnia
  • mężczyźni 21,8 μmol/L, 120 μg/dL
  • kobiety 18,5 μmol/L, 100 μg/dL
• wartość skrajna
  • mężczyźni 17,7 - 35,9 μmol/L, 90 - 200 μg/dL
  • kobiety 11,1 - 30,1 μmol/L, 60 - 170 μg/dL

Żelazo wchłania się w dwunastnicy i jelicie cienkim w postaci Fe²⁺. Po wchłonięciu wiązane jest przez apoferrytynę w błonie śluzowej przewodu pokarmowego . Powstaje ferrytyna , a żelazo znajduje się wtedy na +3 stopniu utlenienia. We krwi transportowane jest przez transferynę . Magazynowane jest w wątrobie również w postaci ferrytyny.

Niedobór spotyka się w stanach zwiększonego zapotrzebowania, zaburzeń wchłaniania lub zwiększonej utraty żelaza. W takim przypadku może wystąpić niedokrwistość . Należy wprowadzić suplementację preparatami żelaza. Powinno się stosować ją m.in: u osób po zabiegach operacyjnych z dużą utratą krwi, u osób z krwawieniami z przewodu pokarmowego, z dróg rodnych, kobiet ciężarnych, karmiących, przy obfitych menstruacjach , u wcześniaków, u dzieci po konflikcie serologicznym, u osób z zaburzeniami wchłaniania żelaza.

Znaczenie w botanice

Niedobór żelaza u roślin powoduje zakłócenia przebiegu fotosyntezy i chlorozę młodych liści.

Formy występowania

Czyste żelazo jest lśniącym, srebrzystym dość miękkim (bardziej miękkim niż glin) i stosunkowo trudnotopliwym metalem, który ulega pasywacji . Domieszka krzemu bądź węgla, związana z procesem otrzymywania metalu z rud żelaza, zwiększa głębokość i prędkość korozji . Od wieków jest stosowane w formie stopów z węglem zwanym żeliwem i stalą oraz stopów z manganem , chromem , molibdenem , wanadem i wieloma innymi (są to tzw. stale stopowe ).

Żelazo występuje w czterech odmianach alotropowych ^[3]:

• żelazo α ( ferryt ) - trwałe do temperatury Curie (768 °C), ferromagnetyk , sieć krystaliczna : układ regularny wewnętrznie centrowany (bcc) typu A2 ( komórka elementarna 2,86 Å )
• żelazo β - trwałe w zakresie 768–910 °C, paramagnetyk , sieć krystaliczna: bcc typu A2 (2,90 Å)
• żelazo γ - trwałe w zakresie 910–1 400 °C, sieć krystaliczna: układ regularny ściennie centrowany (fcc) typu A1 (3,64 Å)
• żelazo δ - trwałe od 1 400 do 1 535 °C (temperatura topnienia), sieć krystaliczna: bcc typu A2 (2,93 Å)

Przypisy

Zobacz też

• ferryt
• stop żelaza z węglem
• żelazokrzem
• ruda darniowa