Железо что это
Действие флюса в данном случае карбонат кальция заключается в том, что при его нагревании он разлагается до его оксида :. Кроме того, происходит снижение пролиферации, способствуя уменьшению числа эритроцитов. Оно входит в состав ферментов, которые участвуют в жизненно важных метаболических процессах — транспорт кислорода, синтез ДНК, транспорт электронов для производства энергии. Симптомы переизбытка железа Наиболее часто переизбыток железа встречается у людей с наследственным генетическим заболеванием — гемохроматозом.
Важнейшая геохимическая особенность железа — наличие у него нескольких степеней окисления. Железо в нейтральной форме — металлическое — слагает ядро Земли, возможно, присутствует в мантии и очень редко встречается в земной коре. Закисное железо FeO — основная форма нахождения железа в мантии и земной коре.
Окисное железо Fe 2 O 3 характерно для самых верхних, наиболее окисленных, частей земной коры, в частности, осадочных пород. В силу кристаллохимического сходства железо замещает магний и, частично, кальций во многих силикатах. При этом содержание железа в минералах переменного состава обычно увеличивается с уменьшением температуры.
В мантии и земной коре железо сосредоточено главным образом в силикатах, при этом его содержание значительно в основных и ультраосновных породах, и мало — в кислых и средних породах. Известно большое число руд и минералов, содержащих железо. Гётит и гидрогётит чаще всего встречаются в корах выветривания , образуя так называемые «железные шляпы», мощность которых достигает несколько сотен метров.
Также они могут иметь осадочное происхождение, выпадая из коллоидных растворов в озёрах или прибрежных зонах морей. При этом образуются оолитовые , или бобовые, железные руды. В природе также широко распространены сульфиды железа — пирит FeS 2 серный или железный колчедан и пирротин.
Они не являются железной рудой — пирит используют для получения серной кислоты, а пирротин часто содержит никель и кобальт. По запасам железных руд Россия занимает первое место в мире [ источник не указан дней ].
Другие часто встречающиеся минералы железа [28] :. По данным Геологической службы США оценка года , мировые разведанные запасы железной руды составляют около млрд тонн [29]. В было добыто 2, млрд тонн железной руды, общей стоимостью приблизительно млрд долларов США [32]. Цена железной руды составляет ,35 долларов за тонну [33]. Железо — типичный металл , в свободном состоянии — серебристо-белого цвета с сероватым оттенком. Чистый металл пластичен , различные примеси в частности — углерод повышают его твёрдость и хрупкость.
Обладает ярко выраженными магнитными свойствами. Часто выделяют так называемую «триаду железа» — группу трёх металлов железо Fe, кобальт Co, никель Ni , обладающих схожими физическими свойствами , атомными радиусами и значениями электроотрицательности. Для железа характерен полиморфизм , оно имеет четыре кристаллические модификации:.
Для чистого железа при нормальном давлении, с точки зрения металловедения , существуют следующие устойчивые модификации:. Наличие в стали углерода и легирующих элементов существенным образом изменяет температуры фазовых переходов см.
Явление полиморфизма чрезвычайно важно для металлургии стали. Без этого явления железо как основа стали не получило бы такого широкого применения. Железо относится к умеренно тугоплавким металлам. В ряду стандартных электродных потенциалов железо стоит до водорода и легко реагирует с разбавленными кислотами.
Таким образом, железо относится к металлам средней активности. Химическая активность железа зависит от степени его чистоты, дисперсности , присутствия влаги и кислорода. Они имеют основный характер. В солях Fe II присутствует в виде катиона.
Fe II — слабый восстановитель. Они носят амфотерный характер, хотя и кислотные, и основные свойства у них выражены слабо. Fe OH 3 растворяется только в концентрированных щелочах. Fe 2 O 3 реагирует со щелочами при сплавлении, давая ферриты формальные соли не существующей в свободном виде кислоты HFeO 2 :. Соответствующего оксида и гидроксида в свободном виде не существует, но получены соли — ферраты например, K 2 FeO 4.
Железо VI находится в них в составе аниона. Ферраты являются сильными окислителями.
Во влажном воздухе железо покрывается рыхлым слоем ржавчины , который не препятствует доступу кислорода и влаги к металлу и его разрушению. Взаимодействует с кислотами. При повышенном давлении металлическое железо реагирует с оксидом углерода II CO , причём образуется жидкий, при обычных условиях легко летучий пентакарбонил железа Fe CO 5. Чистое металлическое железо устойчиво в воде и в разбавленных растворах щелочей. Железо не растворяется в холодных концентрированных серной и азотной кислотах из-за пассивации поверхности металла прочной оксидной плёнкой.
Горячая концентрированная серная кислота, являясь более сильным окислителем, взаимодействует с железом. Соли железа II обладают светло-зелёным цветом. При их хранении, особенно во влажном воздухе, они коричневеют за счёт окисления до железа III. Такой же процесс протекает при хранении водных растворов солей железа II :. Для количественного определения железа II в растворе используют фенантролин Phen, образующий с железом II красный комплекс FePhen 3 максимум светопоглощения — нм в широком диапазоне рН 4—9 [40].
Такие соли имеют розовый или фиолетовый цвет. Он способен реагировать только с концентрированными растворами щелочей:. Образующиеся при этом гидроксокомплексы железа III устойчивы только в сильно щелочных растворах. При разбавлении растворов водой они разрушаются, причём в осадок выпадает Fe OH 3. При сплавлении со щелочами и оксидами других металлов Fe 2 O 3 образует разнообразные ферриты :.
Состав смеси а значит, и интенсивность её окраски зависит от различных факторов, поэтому для точного качественного определения железа этот метод неприменим. Эта реакция требует грамотного подбора буферов, так как некоторые анионы в частности, ацетат образуют с железом и сульфосалициловой кислотой смешанные комплексы со своими оптическими характеристиками.
Ферраты — соли не существующей в свободном виде железной кислоты H 2 FeO 4. Это соединения фиолетового цвета, по окислительным свойствам напоминающие перманганаты, а по растворимости — сульфаты. Получают ферраты при действии газообразного хлора или озона на взвесь Fe OH 3 в щёлочи [43] :.
Ферраты — сильные окислители. В кислой среде разлагаются с выделением кислорода [44] :. Окислительные свойства ферратов используют для обеззараживания воды. Имеются сообщения об электрохимическом получении соединений железа VIII [45] [46] [47] , однако независимых работ, подтверждающих эти результаты, нет. Существуют различные способы извлечения железа из руд. Наиболее распространённым является доменный процесс.
В доменной печи углерод в виде кокса , железная руда в виде агломерата или окатышей и флюс например, известняк подаются сверху, а снизу их встречает поток нагнетаемого горячего воздуха. В печи углерод в виде кокса окисляется до монооксида углерода. Данный оксид образуется при горении в недостатке кислорода :. В свою очередь, монооксид углерода восстанавливает железо из руды.
Чтобы данная реакция шла быстрее, нагретый угарный газ пропускают через оксид железа III :. Флюс добавляется для избавления от нежелательных примесей в первую очередь от силикатов ; например, кварц в добываемой руде.
Типичный флюс содержит известняк карбонат кальция и доломит карбонат магния. Для устранения других примесей используют другие флюсы. Действие флюса в данном случае карбонат кальция заключается в том, что при его нагревании он разлагается до его оксида :. Оксид кальция соединяется с диоксидом кремния, образуя шлак — метасиликат кальция :.
Шлак, в отличие от диоксида кремния , плавится в печи. Более лёгкий, чем железо, шлак плавает на поверхности — это свойство позволяет разделять шлак от металла. Шлак затем может использоваться при строительстве и сельском хозяйстве.
Расплав железа, полученный в доменной печи , содержит довольно много углерода чугун. Кроме таких случаев, когда чугун используется непосредственно, он требует дальнейшей переработки. Излишки углерода и другие примеси сера , фосфор удаляют из чугуна окислением в мартеновских печах или в конвертерах. Электрические печи используются и для выплавки легированных сталей. Кроме доменного процесса, распространён процесс прямого получения железа.
В этом случае предварительно измельчённую руду смешивают с особой глиной, формируя окатыши. Окатыши обжигают, и обрабатывают в шахтной печи горячими продуктами конверсии метана , которые содержат водород. Водород легко восстанавливает железо:.
Железо получается в твёрдом виде, и в дальнейшем переплавляется в электрических печах. Химически чистое железо получается электролизом растворов его солей. В живых организмах железо является важным микроэлементом , катализирующим процессы обмена кислородом дыхания.
Основным внутриклеточным депо железа является глобулярный белковый комплекс — ферритин. Недостаток железа проявляется как болезнь организма: хлороз у растений и анемия у животных. Обычно железо входит в ферменты в виде комплекса, называемого гемом.
В частности, этот комплекс присутствует в гемоглобине — важнейшем белке, обеспечивающем транспорт кислорода с кровью ко всем органам человека и животных. Именно он окрашивает кровь в красный цвет. Комплексы железа, отличные от гема, встречаются, например, в ферменте метан-моноксигеназе, окисляющем метан в метанол , в важном ферменте рибонуклеотид-редуктазе, который участвует в синтезе ДНК.
Неорганические соединения железа встречаются в некоторых бактериях , иногда используется ими для связывания азота воздуха. Источниками железа при биосинтезе железосодержащих белков служат железо, поступающее из пищи, и железо, освобождающееся при постоянном распаде эритроцитов в гепатоцитах клетках печени и клетках селезёнки [50].
Суточная потребность человека в железе, по российским данным, следующая [51] : дети — от 4 до 18 мг, взрослые мужчины — 10 мг, взрослые женщины — 18 мг, беременные женщины во второй половине беременности — 33 мг.
У женщин детородного возраста потребность в железе выше ввиду регулярной кровопотери во время менструаций [52] [53]. В организм животных и человека железо поступает с пищей. Наиболее богаты им печень и мясо , в меньшей степени яйца , бобовые чечевица , фасоль , семена тыквы и кунжута , цельнозерновые крупы крупа гречневая , а также некоторые виды зелени — тимьян , петрушка , полевой салат [55].
Долгое время список железосодержащих продуктов возглавлял шпинат , ошибочно внесённый из-за опечатки в результатах анализа был потерян ноль после запятой.
Железо в питании подразделяют на гемовое , или гемное из мяса и других животных источников и негемовое из растительной пищи. В гемсодержащих белках железо находится в составе гема. В негемовых железосодержащих белках железо непосредственно связывается с белком. К таким белкам относят трансферрин , ферритин , окислительные ферменты рибонуклеотидредуктазу и ксантиноксидазу , железофлавопротеины NADH-дегидрогеназа и сукцинатдегидрогеназа [50].
Описанные белки, содержащие негемовое железо, относятся к классу ферредоксинов , наиболее изученные из которых содержатся в хлоропластах зелёных растений и окисляются при переносе электрона в процессе фотосинтеза, а также бактериальные ферредоксины например анаэробной бактерии Clostridium pasteurianum , участвующие в аэробном или анаэробном переносе электрона.
Человеческий ферредоксин-1 участвует в гидроксилировании и расщеплении стероидных гормонов и холестерина в системе микросомальных эндоплазматического ретикулума гепатоцитов ферментов цитохрома Р , а также в синтезе гормонов щитовидной железы. Заметно улучшают усвоение железа потребляемые вместе с пищей аскорбиновая кислота или мясной белок [60]. Препятствуют усвоению железа яйца , кальций , но главным образом антипитательные вещества — фитиновая кислота , оксалаты , танины и кофеин [61].
В то же время данные из Китая указывают на то, что даже очень высокое потребление чая в целом не сказывается на содержании железа в крови [63]. При сбалансированной диете железа, поступающего с пищей, как правило, вполне достаточно.
В организме легко восстанавливается равновесие между поступлением и выведением железа, и временный дефицит его легко восполняется за счёт имеющихся запасов. И, тем не менее, дефицит железа — обычное явление в развивающихся странах с ограниченной доступностью мясных продуктов.
Это самое распространённое на Земле нарушение питания , которому подвержены до 2 млрд человек во всём мире [64]. В некоторых специальных случаях анемия , а также при донорстве крови необходимо применять железосодержащие препараты и пищевые добавки гематоген , ферроплекс. Потребность в железе значительно возрастает при анемии, вызванной, например, такими паразитарными инвазиями , как малярия и анкилостомоз , которые очень широко распространены в тропических странах.
Вегетарианцам советуют принимать примерно в 1,8 раза больше железа, чем не вегетарианцам [65]. В западных странах продукты, ориентированные на веганов, часто обогащают железом, хотя усваиваемость солей железа железосодержащих препаратов зачастую проблематична и польза от приёма таких добавок здоровыми людьми не доказана [66]. Известно, что организм вегетарианцев приспосабливается к диете и более эффективно удерживает имеющиеся запасы железа [67].
По результатам ряда исследований, за время приготовления в железной и чугунной посуде содержание железа в пище возрастает в от 1,2 до 21 раза [68] [69] [70]. При этом содержание железа сильнее возрастает в соусах или еде, приготовленной в соусе например, чили. В то время, как некоторые исследователи считают, что кормление грудью приводит к дефициту железа, есть множество исследований, показывающих, что это не так, и дети, которых кормят грудью, усваивают железо намного лучше.
Избыточное железо может попадать в организм городского жителя вместе с ржавой водой из-под крана по чугунным трубам.
Также использование железной и чугунной посуды в приготовлении пищи повышает содержание в ней железа [68]. Избыточное накопление железа в организме оказывает токсическое действие.
Передозировка железа стимулирует выработку свободных радикалов , угнетает антиоксидантную систему организма и, вероятно, способствует развитию атеросклероза [71] , поэтому употреблять препараты железа здоровым людям не рекомендуется.
Материал из Википедии — свободной энциклопедии. У этого термина существуют и другие значения, см. Железо значения. Периодическая система элементов 26 Fe. Основная статья: Изотопы железа. Текст содержит много маловажных , неэнциклопедичных или устаревших подробностей.
Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей. Основная статья: История железа. Основная статья: Дефицит железа. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Архивировано 5 февраля года. Вам знакомы утренняя головная боль, повышенная утомляемость, плаксивость, снижение умственной работоспособности и внимания, частые ОРВИ. Это наиболее яркие симптомы нехватки железа в организме, даже если гемоглобин в крови в пределах нормы. Состояние, при котором нарушается усвоение железа и снижается гемоглобина, называется железодефицитная анемия ЖДА.
Наиболее распространенные причины: - кровопотери — патологические маточные, желудочно-кишечные, легочные и другие кровотечения; - повышенный расход железа — беременность, лактация, рост, половое созревание, хронические заболевания, воспалительные процессы; - нарушение всасывания железа; - несбалансированное питание.
В первую очередь, дефицит железа сказывается на иммунной системе, повышается риск вирусных инфекций. Страдают сердечно-сосудистая и центральная нервная системы, происходят изменения миокарда. Нехватка железа сложняеет течение беременности, негативно влияет на развитие плода и роды.
Невозможно вылечить анемию только питанием без применения препаратов железа. Последовательность лечения состоит из 2 этапов: 1. Купирование анемии — прием железосодержащий препаратов не менее 1 месяца. Нормализация уровня гемоглобина не означает окончание лечения. Курс длится не менее 3 — 4 месяцев. Ферротерапию необходимо сочетать с диетой, богатой витаминами и белком.
Приложение 36,6. Двойные бонусы в приложении.
