Was ist Eisen, wo kommt es her und wie wird es abgebaut? Dieses nützliche Metall hat viele Anwendungen. Das chemische Element spielt eine wichtige Rolle in der Weltindustrie, und der Eisenkreislauf in der Natur ist wichtig für das Leben des Planeten.
Was ist Eisen?
Eisen ist ein metallisches Element, das chemisch sehr reaktiv ist, insbesondere wenn es mit Sauerstoff interagiert. Es ist eines der häufigsten Elemente auf der Erde und im Weltraum. Eisenatome enth alten 26 Protonen in ihren Kernen. Das chemische Symbol - Fe (ferum) kommt von seinem lateinischen Namen ferum. In seiner reinen Form ist es ein weiches und sprödes Metall, das durch Verunreinigungen gefestigt wird. In Kombination mit Kohlenstoff entsteht Stahl, der mehr als 98 % des heute geförderten Eisenerzes nutzt.
Alle Eisenatome des Universums wurden in den Kernen der Sterne während der Endphase der Fusion gebildet und dann in Sternexplosionen in den Weltraum entlassen. Es ist das viertgrößteElement in der Erdkruste nach Silizium, Sauerstoff und Aluminium. Was ist Eisen? Es ist das häufigste Element, aus dem unser Planet besteht, obwohl sich der größte Teil seiner Masse weit unter der Oberfläche befindet - im Erdkern. Es ist in fast allen Gesteinen der Kruste und des Mantels als chemischer Bestandteil hunderter verschiedener Mineralien vorhanden.
Eisenerz
Dieses Metall ist in reiner Form selten. Einige Meteoriten enth alten elementares Eisen. Dieses Element reagiert chemisch mit Sauerstoff und Wasser, um eisenh altige Mineralien zu produzieren. Jeder Stein, der genug von diesem Metall enthält, um für wirtschaftliche Zwecke abgebaut zu werden, wird als Eisenerz bezeichnet. Seine häufigsten Mineralien sind:
- Eisenoxid (Formel Fe2O3), das bei Kontakt mit Sauerstoff entsteht;
- hydratisiertes Eisenoxid, das durch Reaktion in Wasser entsteht.
Die wichtigsten Eisenerze sind Eisenoxidmineralien namens Hämatit und Magnetit. Die hohe Fe-Konzentration macht sie zu den am meisten bevorzugten in der Industrie. An den größten Erzvorkommen wird Eisen abgebaut. Meistens sind dies Formationen, die alte Sedimentgesteine sind. Sie enth alten bis zu mehrere Zentimeter dicke Schichten von Eisenoxidmineralien (Formel Fe2O3).
Wo finde ich Eisen?
Bei Zimmertemperatur schonfest. Es ist ein glänzendes graues Metall, das mit der Zeit rostet, wenn es feuchter Luft ausgesetzt wird. Es verbindet sich mit vielen anderen Metallen zu Legierungen. Der Anwendungsbereich von Eisen ist recht umfangreich. Wenn es sich mit Kohlenstoff verbindet, wird es zu Stahl. Es kann auch mit anderen Metallen wie Nickel, Chrom und Wolfram kombiniert werden. Diese Legierungen sind sehr stark und können zum Bau von Brücken und Gebäuden verwendet werden.
Eisen ist ein sehr altes Element, das seit langem auf der Erde verwendet wird. Objekte davon wurden im alten Ägypten gefunden. Es gab sogar eine ganze Epoche (1200-500 v. Chr.), die nach ihm benannt wurde – die Eisenzeit, als sie zur Herstellung von Werkzeugen und Waffen verwendet wurde. Um dieses nützliche Metall zu finden, müssen Sie tief unter der Erde danach suchen. Es kommt sowohl in der Erdkruste als auch im Erdkern vor. Es gibt mehr Eisen auf der Erde als jedes andere Metall. Dieses Element ist auch auf anderen Planeten zu finden, darunter im Kern von Jupiter und Saturn sowie auf der roten Stauboberfläche des Mars (weshalb er der Rote Planet genannt wurde).
Terrestrischer Eisenkreislauf in der Natur
Eisen (Fe) folgt wie viele andere Nährstoffe dem geochemischen Kreislauf. Es wird normalerweise durch Gesteinsverwitterung oder Vulkanausbrüche in den Boden oder ins Meer freigesetzt. Im terrestrischen Ökosystem nehmen Pflanzen zuerst Eisen über ihre Wurzeln aus dem Boden auf. Es ist ein äußerst wichtiger Nährstoff, der sich zwischen lebenden Organismen und der Geosphäre bewegt.
Eisenist ein wichtiger limitierender Nährstoff für Pflanzen, die ihn zur Produktion von Chlorophyll verwenden. Die Photosynthese ist auf eine ausreichende Zufuhr dieses Metalls angewiesen. Pflanzen assimilieren es aus dem Boden in die Wurzeln. Tiere verzehren die Pflanze und verwenden sie zur Produktion von Hämoglobin. Wenn sie sterben, zersetzen sie sich und die Bakterien geben das Metall an den Boden zurück.
Seezyklus des Eisens
Der marine Eisenkreislauf in der Natur ist dem Erdkreislauf sehr ähnlich. Dieser Prozess erfolgt aufgrund der lebenswichtigen Aktivität bestimmter Mikroorganismen, die das Metall zu Hydroxid oxidieren und Kohlenstoff aus Kohlendioxid gewinnen. Eisenbakterien in einem Fluss, Meer oder einem anderen Gewässer entnehmen Energie für ihren Lebenszyklus und siedeln sich nach dessen Vollendung in Form von Sumpferz im Boden an.
Die Rolle von Eisen in Meeresökosystemen ist ebenfalls bedeutsam. Die Hauptproduzenten, die dieses Metall aufnehmen, sind in der Regel Phytoplankton oder Cyanobakterien. Eisen wird dann von Verbrauchern aufgenommen, wenn sie diese Bakterien essen. Der Kreislauf des Eisens in der Natur ist ein äußerst komplexer Vorgang. Sie hängt von vielen Begleitfaktoren ab: chemische Reaktionen, Lebensraumtypen und Mikrobengruppen. All dies verbindet es mit anderen ebenso wichtigen biogeochemischen Kreisläufen der Erde.
Allgemeine Merkmale
Eisen in Form verschiedener kombinierter Erze ist eines der häufigsten Elemente, das etwa 5% der Erdkruste ausmacht. Die wichtigsten eisenh altigen Mineralien sindOxide und Sulfide (Hämatit, Magnetit, Goethit, Pyrit, Markasit). Dieses Metall kommt auch in Meteoriten, auf anderen Planeten und in der Sonne vor. Eisen kommt sowohl im Meer- als auch im Süßwasser vor.
Interessante Fakten
Hier sind einige interessante Fakten über dieses scheinbar einfache chemische Element:
- Eisen ist ein essentieller Baustein für die Pflanzenernährung und trägt dazu bei, Sauerstoff im Blut zu transportieren, wodurch das Leben auf der Erde unterstützt wird.
- Es ist ein spröder Feststoff, der im Periodensystem der Elemente als Metall der Gruppe 8 eingestuft wird. In seiner reinen Form korrodiert es schnell, wenn es feuchter Luft und hohen Temperaturen ausgesetzt wird.
- Es ist nach Gewicht das vierthäufigste Element in der Erdkruste, und es wird angenommen, dass der größte Teil des Erdkerns aus Eisen besteht.
- Das meiste davon wird zur Herstellung von Stahl verwendet, einer Legierung aus Eisen und Kohlenstoff, die wiederum in der Fertigung und im Bauwesen verwendet wird, beispielsweise für Stahlbeton.
- Edelstahl mit mindestens 10,5 % Chrom ist sehr korrosionsbeständig. Es wird in Küchenbesteck und Utensilien wie Edelstahltöpfen verwendet.
- Das Hinzufügen anderer Elemente kann dem Stahl neue nützliche Eigenschaften verleihen. Beispielsweise erhöht Nickel die H altbarkeit der Legierung und macht sie widerstandsfähiger gegen Hitze und Säuren.
Kurze Information über das Element Fe
- NummerProtonen im Kern: 26.
- Atomsymbol: Fe.
- Durchschnittliche Masse eines Atoms: 55,845 g/mol.
- Dichte: 7,874 Gramm pro Kubikzentimeter.
- Phase bei Raumtemperatur: fest.
- Schmelzpunkt: 1538 0C.
- Siedepunkt: 2861 0C.
- Anzahl der Isotope: 33.
- Stabile Isotope: 4.
Hauptanwendungen
Eisen wird in vielen Bereichen wie Elektronik, Fertigung, Automobil und Bauwesen verwendet. Im Folgenden sind die Anwendungen von Eisen aufgeführt:
- Als Hauptbestandteil von Eisenmetallen, Legierungen und Stahl.
- Eine Legierung aus Kohlenstoff, Nickel, Chrom und verschiedenen anderen Elementen zur Herstellung von Eisen oder Stahl.
- In Magneten.
- In Metallfertigprodukten.
- In Industrieanlagen.
- In Transportmitteln.
- In den Tools.
- In Spielzeug und Sportartikeln.
Eisen macht 5% der Erdkruste aus und ist eines der häufigsten und am häufigsten verwendeten Metalle. Dieses Element kommt auch in Fleisch, Kartoffeln und Gemüse vor und ist für Tiere und Menschen essentiell. Es ist ein wesentlicher Bestandteil des Hämoglobins. Das Metall hat ein gräuliches Aussehen und ist sehr dehnbar und formbar. Es löst sich leicht in verdünnten Säuren und ist reaktiv. Die wichtigsten Eisenabbaugebiete sind China, Australien, Brasilien, Russland und die Ukraine.
