خصائص الحديد
‘) ؛ }
حديد
الحديد (كيميائي: حديد) هو عنصر كيميائي برمز كيميائي (Fe) ويقع في المجموعة الثامنة من الفترة الرابعة من الجدول الدوري ، العدد الذري 26 ويصنف كمعدن ، وحالته الفيزيائية صلبة في درجة حرارة الغرفة .
معدن الحديد لامع ، فضي أو رمادي اللون ، يتأكسد في الهواء الرطب. أما اسمها فيرجع إلى الشعب الألماني الأنجلو ساكسوني الذي سكن بريطانيا ، ورمز الحديد (Fe) من الكلمة اللاتينية التي تعني الحديد (Ferrum).
يعود تاريخ اكتشاف الحديد إلى ما لا يقل عن 5000 عام ، وهو أحد أرخص المعادن وأكثرها وفرة في الطبيعة ؛ تشكل حوالي 5.6 ٪ من قشرة الأرض ، ويتكون اللب الداخلي للأرض بالكامل تقريبًا من الحديد. يحتل الحديد المرتبة الثانية بعد الألمنيوم من حيث وفرة المعادن ، والرابع بعد الأكسجين والسيليكون والألمنيوم من حيث الوفرة الإجمالية للعناصر.
‘) ؛ }
خصائص الحديد
الخصائص الفيزيائية
الخاصية المادية هي خاصية يمكن توثيقها أو قياسها دون تغيير الهيكل الداخلي للمادة. تستخدم الخصائص الفيزيائية لمراقبة ووصف مادة ما. من أمثلة الخصائص الفيزيائية للحديد ما يلي:
- درجة انصهارها (1535) درجة مئوية.
- درجة غليانها (2750) درجة مئوية.
- كثافته (7874) جم / سم3.
- كتلته الذرية 55845 جم / مول
الخواص الكيميائية
الخاصية الكيميائية هي تلك الخاصية التي لا يمكن ملاحظتها إلا في حالة حدوث تغيير كيميائي يغير البنية الداخلية للمادة ، وتستخدم لوصف سلوك مادة عند تعرضها لمواد معينة مثل الهواء والماء والأحماض والقواعد ، إلخ. . أمثلة على الخصائص الكيميائية:
- يتفاعل مع الكبريت والفوسفور والسيليكون والكربون والبورون والهالوجينات مثل الفلور والكلور والبروم واليود.
- يتفاعل مع الأحماض المخففة.
- يتأكسد عند تعرضه للهواء الرطب وفي وجود ثاني أكسيد الكربون والأكسجين ، مكونًا صدأ الحديد ، أو ما يعرف بأكسيد الحديديك المائي.
الخواص الميكانيكية
الخاصية الميكانيكية هي الخاصية التي توضح كيفية استجابة المادة عند تعرضها لضغط أو ضغط من جانب واحد ؛ أي ضغط أحادي الاتجاه ، أمثلة على الخواص الميكانيكية هي:
- المرونة: 200 ميجا باسكال
- الصلابة على مقياس برينل هي 146 ، بمقياس فيكرز 150 ، بمقياس روكويل A-49 وعلى مقياس روكويل بي 79.
- المقاومة: 540 ميجا باسكال
استخدامات الحديد
يستخدم الحديد في العديد من الصناعات مثل الإلكترونيات والتصنيع والسيارات والبناء. حاليًا ، 90٪ من المعادن المكررة هي الحديد. فيما يلي بعض الأمثلة على استخدامات الحديد:
- صناعة الصلب الكربوني
- يتكون الفولاذ الكربوني من عناصر صناعة السبائك الأخرى مثل النيكل والكروم والفاناديوم والتنغستن والمنغنيز ، وهو أقوى وأكثر صلابة من الفولاذ الكربوني ويستخدم في صنع الجسور والأعمدة الكهربائية وسلاسل الدراجات وأدوات القطع وبنادق المسدس.
- مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ ، و 10.5٪ من الكروم والمعادن الأخرى مثل النيكل والموليبدينوم والتيتانيوم والنحاس وقد أضيفت لزيادة قوتها وتستخدم في الهندسة المعمارية ، والمحامل ، والأواني الفخارية ، والأدوات الجراحية ، والمجوهرات.
- الحديد الزهر يحتوي على 3-5٪ كربون. يستخدم في صناعة الأنابيب والصمامات والمضخات. من الجدير بالذكر أنه ليس بنفس صلابة الفولاذ ، ولكنه أرخص بكثير.
- تصنيع المغناطيس من الحديد وسبائكه ومركباته.
- تُستخدم محفزات الحديد في عملية هابر لإنتاج الأمونيا ، وفي عملية فيشر تروبش لتحويل الغاز الخام (خليط من الهيدروجين وأول أكسيد الكربون) إلى وقود سائل.
- يتم استخدامه في صناعة النقل.
- صناعة الألعاب والمعدات الرياضية.
- صناعة الآلات الصناعية.
الدور البيولوجي للحديد
الحديد عنصر مهم لجميع أشكال الحياة بشكل عام ، وهو عنصر غير سام ، ويحتوي جسم الإنسان الطبيعي على حوالي 4 جرام من الحديد ، ويحتاج جسم الإنسان إلى جرعة من 10 إلى 18 مجم من الحديد يوميًا. ، وتذكر أن نقص الحديد في الجسم يؤدي إلى: فقر الدم هناك العديد من الأطعمة التي تحتوي على الكثير من الحديد مثل اللحوم مثل اللحم البقري والديك الرومي والدجاج والمأكولات البحرية مثل القريدس والمحار والتونة. الخضراوات مثل السبانخ والبازلاء والبروكلي والبطاطا الحلوة والفاصوليا والخبز والحبوب مثل خبز القمح الكامل والأرز المدعم وأطعمة أخرى مثل الفول والعدس ومعجون الطماطم والتوفو والدبس.
الحديد هو أحد أهم مكونات الهيموجلوبين (خلايا الدم الحمراء) الموجودة في خلايا الدم الحمراء ، حيث يتكون الهيموجلوبين بشكل أساسي من الحديد والبروتين ، ووظيفة الهيموجلوبين هي نقل الأكسجين من الرئتين إلى خلايا الجسم المختلفة . . يستخدم جسم الإنسان أيضًا الحديد لإنتاج جزيئات (ATP) التي تعد المصدر الرئيسي للطاقة لجسم الإنسان ، كما أن انخفاض مستويات الحديد سيؤدي إلى نقص الطاقة وسيشعر الشخص بالتعب والتعب. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن كمية الأكسجين التي ستصل إلى خلايا الجسم المختلفة ستكون أقل ، فإن عمليات خلايا الجسم المختلفة ستتأثر سلبًا.
يبقي الحديد النباتات والحيوانات على قيد الحياة ، ويلعب دورًا مهمًا في تكوين صبغة الكلوروفيل في النباتات ، ويستخدم كبريتات الحديد (FeSO).4) لعلاج فقر الدم.
الوفرة الطبيعية للحديد
خام الحديد الأكثر شيوعًا هو خام الهيماتيت ، ولكن يمكن استخلاص الحديد من معادن أخرى مثل أكسيد الحديد الأسود والتاكونيت. يتم استخراج الحديد وإنتاجه بكميات تجارية بواسطة أفران الصهر بحيث يتم تسخين خام الهيماتيت أو أكسيد الحديد الأسود بفحم الكوك (الكربون) والحجر الجيري (كربونات الكالسيوم) ، ويتم إنتاج الحديد الزهر. التي تحتوي على حوالي 3٪ كربون وشوائب أخرى.
