Σίδηρος - online παζλ

Σίδηρος

Ο σίδηρος (αγγλικά: iron, λατινικά: ferrum), είναι το χημικό στοιχείο με το σύμβολο Fe, ατομικό αριθμό 26, και ατομική μάζα 55,847. Πιο συγκεκριμένα, είναι μέταλλο που ανήκει στην πρώτη (1η) κύρια σειρά των στοιχείων μετάπτωσης, της ομάδας 8 (πρώην ομάδας VIII) του περιοδικού συστήματος.

Κατά μάζα, είναι το αφθονότερο χημικό στοιχείο στη Γη, σχηματίζοντας πολύ μεγάλο ποσοστό τόσο του εξωτερικού, όσο και του εσωτερικού πυρήνα του πλανήτη. Ακόμη, είναι το τέταρτο αφθονότερο χημικό στοιχείο στο φλοιό της Γης, μετά από το οξυγόνο (Ο2), το πυρίτιο (Si) και το αργίλιο (Al) .

Ο καθαρός (στοιχειακός) σίδηρος είναι πολύ σπάνιος στο φλοιό της Γης. Ουσιαστικά, η ύπαρξη καθαρού σιδήρου είναι περιορισμένη στους μετεωρίτες και σε άλλα χαμηλής συγκέντρωσης οξυγόνου και υγρασίας περιβάλλοντα. Ωστόσο είναι αρκετά άφθονα τα σιδηρούχα ορυκτά. Ο σίδηρος ήταν γνωστός στους ανθρώπους από την προϊστορική εποχή. Όμως η εξόρυξη μεταλλικού σιδήρου από τα ορυκτά του απαιτεί κλιβάνους ικανούς να αναπτύξουν θερμοκρασία τουλάχιστον 1.500°C, δηλαδή περίπου 500°C περισσότερο από την αντίστοιχη του χαλκού. Οι άνθρωποι άρχισαν να κυριαρχούν στη διεργασία αυτή στην Ευρασία, μόλις από το 2.000 π.Χ., ενώ ο σίδηρος άρχισε να εκτοπίζει τα κράματα του χαλκού σε εργαλεία και όπλα περί το 1.200 π.Χ.. Αυτό το γεγονός σηματοδότησε με μετάβαση από την Εποχή του Ορείχαλκου στην Εποχή του Σιδήρου.

Ο καθαρός μεταλλικός σίδηρος είναι μαλακός, μαλακότερος και από το αλουμίνιο, αλλά είναι αδύνατο να εξαχθεί κατά τη διεργασία της ερυθροπύρωσης. Το υλικό σκληραίνει σημαντικά κατά την διάρκεια της διεργασίας, απορροφώντας διάφορες προσμίξεις, όπως ο άνθρακας. Με συγκέντρωση άνθρακα μεταξύ 0,2% και 2,1% παράγεται χάλυβας (steel ή «ατσάλι» εκ του λατινικού acciaio), που μπορεί να είναι μέχρι και 1.000 φορές σκληρότερος από τον καθαρό μεταλλικό σίδηρο. Ο «ακατέργαστος σίδηρος» (crude iron) παράγεται σε υψικαμίνους, όπου σιδηρομετάλλευμα, συνήθως αιματίτης (με βασικό συστατικό το τριοξείδιο του σιδήρου, Fe2O3) ανάγεται από κωκ (C και παραγόμενο CO) σε «επεξεργασμένο σίδηρο» (pig iron), που συμπεριέχει σχετικά μεγάλη συγκέντρωση άνθρακα. Με παραπέρα «εξευγενισμό» (refinement) με οξυγόνο ανάγεται το ανθρακούχο περιεχόμενο, ελαττώνοντας τη συγκέντρωση του άνθρακα στο κράμα στις προδιαγραφές του χάλυβα. Χάλυβες και διάφορα κράματα σιδήρου με σχετικά μικρή περιεκτικότητα σε άνθρακα που περιέχουν και κάποια άλλα μέταλλα ή και στοιχεία («κράματα χάλυβα» alloy steels) χρησιμοποιούνται πλέον πολύ ευρύτερα στη σύγχρονη βιομηχανική χρήση.

Τα κράματα του σιδήρου, όπως ο χάλυβας, ο ανοξείδωτος χάλυβας και ορισμένα ειδικά κράματα χάλυβα αποτελούν από τότε (αρχή Εποχής Σιδήρου, φυσικά όχι όλα τα κράματα ταυτόχρονα) μέχρι και σήμερα τα πιο συνηθισμένα βιομηχανικά μέταλλα, εξαιτίας του μεγάλου εύρους των επιθυμητών μηχανικών ιδιοτήτων τους, αλλά και της σχετικής αφθονίας του σιδήρου, άμεσα συνδεμένης με το (σχετικά) χαμηλό κόστος παραγωγής του.

Ακόμη, ο σίδηρος είναι πολύ συνηθισμένος στους πετρώδεις πλανήτες, στους πλανήτες νάνους, στους δορυφόρους και στους αστεροειδείς του ηλιακού συστήματος κι αυτό χάρη στην άφθονη παραγωγή τους ως τελικό προϊόν πυρηνικής σύντηξης σε άστρα υψηλής μάζας.Ο σίδηρος βρίσκεται σε σχετικά μεγάλο εύρος αριθμών οξείδωσης από -2 ως και +6, αν και οι αριθμοί οξείδωσης +2 και +3 είναι οι πιο συνηθισμένοι του. Στοιχειακός σίδηρος βρίσκεται σε Είναι πολύ ευαίσθητος στην παρουσία οξυγόνου και νερού. Επιφάνειες νεοσχηματισμένου στοιχειακού σιδήρου φαίνονται ασημόγκριζες, αλλά οξειδώνονται στον κανονικό ατμοσφαιρικό αέρα, δίνοντας οξείδια του σιδήρου, γνωστά ως «σκουριά». Αντίθετα από πολλά άλλα μέταλλα, που σχηματίζουν μόνο ένα προστατευτικό στρώμα οξειδίου, το οξείδιο του σιδήρου καταλαμβάνει μεγαλύτερο όγκο σε σύγκριση με το κομμάτι μεταλλικού (δηλαδή στοιχειακού) σιδήρου από το οποίο προήλθε. Έτσι, κατά διαστήματα «σκάει», εκθέτοντας νέες επιφάνειες μεταλλικού σιδήρου για διάβρωση.

Οι χημικές ενώσεις του σιδήρου, που περιλαμβάνουν τις «σιδηρο-» (ενώσεις του FeII) και τις «σιδηρη-» (ενώσεις του FeIII) (κυρίως) ενώσεις, έχουν επίσης πολλές εφαρμογές. Μίγμα (σκόνης) οξειδίου του σιδήρου (FeO) και σκόνης αλουμινίου μπορεί να αναφλεγεί, δημιουργώντας τη γνωστή αντίδραση θερμίτη, που χρησιμοποιείται στη συγκόλληση και στον καθαρισμό μεταλλευμάτων. Δημιουργεί δυαδικές ενώσεις με τα αλογόνα και τα χαλκογόνα. Ανάμεσα στις οργανομεταλλικές ενώσεις του σιδήρου είναι η φερροκίνη, η πρώτη ένωση σάντουιτς που ανακαλύφθηκε.

Ο σίδηρος παίζει σημαντικό ρόλο στη βιοχημεία, σχηματίζοντας σύμπλοκα με το μοριακό οξυγόνο (O2) στην αιμογλοβίνη και στη μυογλοβίνη, δυο συνηθισμένες μεταφορικές πρωτεΐνες οξυγόνου, που το μεταφέρουν στα σπονδυλωτά. Ο σίδηρος είναι ακόμη το μέταλλο που βρίσκεται στο ενεργό κέντρο πολλών σημαντικών οξειδοαναγωγικών ενζύμων που ασχολούνται με την κυτταρική αναπνοή και την οξειδοαναγωγή πολλών βιοχημικών ενώσεων σε φυτά και ζώα.