Kas yra geležis, iš kur ji gaunama ir kaip ji iškasama? Šis naudingas metalas turi daugybę pritaikymų. Cheminis elementas vaidina svarbų vaidmenį pasaulio pramonėje, o geležies ciklas gamtoje yra svarbus planetos gyvenime.
Kas yra geležis?
Geležis yra metalinis elementas, kuris labai chemiškai reaguoja, ypač kai sąveikauja su deguonimi. Tai vienas iš labiausiai paplitusių elementų žemėje ir erdvėje. Geležies atomų branduoliuose yra 26 protonai. Cheminis simbolis – Fe (ferum) kilęs iš lotyniško pavadinimo ferum. Gryna forma yra minkštas ir trapus metalas, kurį sustiprina priemaišos. Kartu su anglimi gaunamas plienas, kuriame naudojama daugiau nei 98 % šiandien iškasamos geležies rūdos.
Visi visatoje esantys geležies atomai susiformavo žvaigždžių šerdyje paskutinėse sintezės stadijose, o po to per žvaigždžių sprogimus pateko į kosmosą. Jis yra ketvirtas pagal dydįelementas žemės plutoje po silicio, deguonies ir aliuminio. Kas yra geležis? Tai labiausiai paplitęs elementas, sudarantis mūsų planetą, nors didžioji jo masės dalis yra daug žemiau paviršiaus – Žemės šerdyje. Jis yra beveik visose plutos ir mantijos uolienose kaip šimtų skirtingų mineralų cheminė sudedamoji dalis.
Geležies rūda
Šis metalas gryna forma yra retas. Kai kuriuose meteorituose yra elementinės geležies. Šis elementas chemiškai reaguoja su deguonimi ir vandeniu ir gamina geležį turinčius mineralus. Bet koks akmuo, kuriame yra pakankamai šio metalo, kad jį būtų galima išgauti ekonominiais tikslais, vadinamas geležies rūda. Dažniausi mineralai yra:
- geležies oksidas (formulė Fe2O3), kuris susidaro veikiant deguoniui;
- hidratuotas geležies oksidas, kuris susidaro reaguojant vandenyje.
Svarbiausios geležies rūdos yra geležies oksido mineralai, vadinami hematitu ir magnetitu. Dėl didelės Fe koncentracijos jie yra labiausiai pageidaujami pramonėje. Geležis kasama didžiausiuose rūdos telkiniuose. Dažniausiai tai yra dariniai, kurie yra senovinės nuosėdinės uolienos. Juose yra iki kelių centimetrų storio geležies oksido mineralų sluoksniai (formulė Fe2O3).
Kur galiu rasti geležies?
Kambario temperatūroje tai yrakietas. Tai blizgus pilkas metalas, kuris laikui bėgant rūdija veikiamas drėgno oro. Jis jungiasi su daugeliu kitų metalų ir sudaro lydinius. Geležies apimtis yra gana plati. Kai jis susijungia su anglimi, jis tampa plienu. Jis taip pat gali būti derinamas su kitais metalais, tokiais kaip nikelis, chromas ir volframas. Šie lydiniai yra labai tvirti ir gali būti naudojami tiltams ir pastatams gaminti.
Geležis yra labai senas elementas, kuris Žemėje buvo naudojamas ilgą laiką. Objektai iš jo buvo rasti senovės Egipte. Jo vardu buvo pavadintas net visas laikotarpis (1200-500 m. pr. Kr.) – geležies amžius, kai iš jo buvo gaminami įrankiai ir ginklai. Norint rasti šį naudingą metalą, reikia jo ieškoti giliai po žeme. Jis randamas ir žemės plutoje, ir žemės šerdyje. Geležies Žemėje yra daugiau nei bet kurio kito metalo. Šį elementą taip pat galima rasti kitose planetose, įskaitant Jupiterio ir Saturno šerdį, taip pat raudoną dulkėtą Marso paviršių (todėl jis buvo vadinamas Raudonąja planeta).
Žemės geležies ciklas gamtoje
Geležis (Fe), kaip ir daugelis kitų maistinių medžiagų, seka geocheminį ciklą. Paprastai jis patenka į dirvožemį ar vandenyną dėl uolienų atmosferos arba ugnikalnių išsiveržimų. Sausumos ekosistemoje augalai geležį pirmiausia pasisavina per šaknis iš dirvožemio. Tai nepaprastai svarbi maistinė medžiaga, judanti tarp gyvų organizmų ir geosferos.
Geležisyra svarbi ribojanti maistinė medžiaga augalams, kurie ją naudoja chlorofilui gaminti. Fotosintezė priklauso nuo tinkamo šio metalo tiekimo. Augalai jį pasisavina iš dirvožemio į šaknis. Gyvūnai valgo augalą ir naudoja jį hemoglobino gamybai. Kai jie miršta, jie suyra ir bakterijos grąžina metalą į dirvą.
Jūrinis geležies ciklas
Jūrinis geležies ciklas gamtoje labai panašus į Žemės ciklą. Šis procesas vyksta dėl tam tikrų mikroorganizmų, kurie oksiduoja metalą iki hidroksido ir iš anglies dioksido gauna anglį, gyvybinės veiklos. Geležies bakterijos upėje, jūroje ar bet kuriame kitame vandens telkinyje išgauna energiją savo gyvavimo ciklui, o jam pasibaigus nusėda dirvožemyje pelkės rūdos pavidalu.
Geležies vaidmuo vandenynų ekosistemose taip pat yra reikšmingas. Pagrindiniai gamintojai, kurie sugeria šį metalą, dažniausiai yra fitoplanktonas arba cianobakterijos. Tada vartotojai, valgydami šias bakterijas, pasisavina geležį. Geležies ciklas gamtoje yra nepaprastai sudėtingas procesas. Tai priklauso nuo daugelio gretutinių veiksnių: cheminių reakcijų, buveinių tipų ir mikrobų grupių. Visa tai sieja jį su kitais ne mažiau svarbiais Žemės biogeocheminiais ciklais.
Bendrosios charakteristikos
Geležis įvairių kombinuotų rūdų pavidalu yra vienas iš labiausiai paplitusių elementų, sudarančių apie 5 % žemės plutos. Svarbiausi geležį turintys mineralai yraoksidai ir sulfidai (hematitas, magnetitas, goetitas, piritas, markazitas). Šio metalo taip pat yra meteorituose, kitose planetose ir saulėje. Geležies randama tiek jūros, tiek gėlame vandenyje.
Įdomūs faktai
Štai keletas įdomių faktų apie šį, atrodytų, paprastą cheminį elementą:
- Geležis yra esminė augalų mitybos sudedamoji dalis ir padeda pernešti deguonį kraujyje, taip palaikydama gyvybę Žemėje.
- Tai trapi kieta medžiaga, periodinėje elementų lentelėje klasifikuojama kaip metalas 8 grupėje. Gryna forma greitai korozuoja nuo drėgno oro ir aukštos temperatūros poveikio.
- Tai ketvirtas pagal svorį elementas pagal gausumą Žemės plutoje, o didžioji dalis Žemės šerdies, kaip manoma, yra geležis.
- Didžioji jo dalis naudojama plienui, geležies ir anglies lydiniui, kuris savo ruožtu naudojamas gamyboje ir statyboje, gaminti, pavyzdžiui, gelžbetoniui.
- Nerūdijantis plienas, kuriame yra bent 10,5 % chromo, yra labai atsparus korozijai. Jis naudojamas virtuvės stalo įrankiuose ir induose, pvz., nerūdijančio plieno puoduose.
- Pridėjus kitų elementų, plienui gali būti naujų naudingų savybių. Pavyzdžiui, nikelis padidina lydinio patvarumą ir daro jį atsparesnį karščiui bei rūgštims.
Trumpa informacija apie elementą Fe
- Skaičiusprotonai branduolyje: 26.
- Atominis simbolis: Fe.
- Vidutinė atomo masė: 55,845 g/mol.
- Tankis: 7,874 gramai kubiniame centimetre.
- Fazė kambario temperatūroje: kieta.
- Lydymosi temperatūra: 1538 0C.
- Virimo temperatūra: 2861 0C.
- Izotopų skaičius: 33.
- Stabilūs izotopai: 4.
Pagrindinės programos
Geležis naudojama daugelyje sektorių, pavyzdžiui, elektronikos, gamybos, automobilių ir statybos. Toliau pateikiami geležies panaudojimo būdai:
- Kaip pagrindinė juodųjų metalų, lydinių ir plieno sudedamoji dalis.
- Lydinys, naudojant anglį, nikelį, chromą ir įvairius kitus elementus geležies arba plieno gamybai.
- Magnetuose.
- Pagamintuose metalo gaminiuose.
- Pramoninėje įrangoje.
- Transporto įrangoje.
- Įrankiuose.
- Žaisluose ir sporto prekėse.
Geležis sudaro 5 % žemės plutos ir yra vienas iš labiausiai paplitusių ir dažniausiai naudojamų metalų. Šio elemento taip pat yra mėsoje, bulvėse ir daržovėse, jis yra būtinas gyvūnams ir žmonėms. Tai neatskiriama hemoglobino dalis. Metalas yra pilkšvos išvaizdos, labai plastiškas ir kalus. Jis lengvai tirpsta praskiestose rūgštyse ir yra reaktyvus. Pagrindinės geležies gavybos sritys yra Kinija, Australija, Brazilija, Rusija ir Ukraina.
