Ciclul de fier în natură. Bacterii de fier. Extracția și aplicarea fierului

Ce este fierul, de unde a venit și cum îl extrag? Acest metal util are multe aplicații. Elementul chimic joacă un rol important în industria mondială, iar circulația fierului în natură joacă un rol important în viața planetei.

Ce este fierul?

Fierul este un element metalic foarte reactiv chimic, mai ales când acesta interacționează cu oxigenul. Acesta este unul dintre cele mai comune elemente de pe Pamant si in spatiu. Atomii de fier conțin 26 de protoni în nucleul lor. Simbolul chimic - Fe (ferum) derivă din denumirea sa latină ferum. În forma sa pură, este un metal moale și fragil, care este mărit de impurități. Atunci când sunt combinate cu carbon, se produce oțel, care produce mai mult de 98% din minereul de fier produs astăzi.

Toți atomii de fier din univers s-au format în nucleele stelelor în etapele finale ale fuziunii și apoi au fost eliberați în spațiu prin explozii stelare. Acesta este al patrulea element cel mai mare din scoarța terestră după siliciu, oxigen și aluminiu. Ce este fierul? Acesta este cel mai obișnuit element care formează planeta noastră, deși cea mai mare parte a acesteia este în masă mult mai mică decât suprafața - în centrul Pamântului. Acesta este prezent în aproape toate rocile de crustă și manta ca o componentă chimică a sute de minerale diferite.

Minereu de fier

În formă pură, acest metal este rar. Unii meteoriți conțin fier elementar. Acest element reacționează chimic cu oxigenul și apa pentru a produce minerale care conțin fier. Orice piatră care conține o cantitate suficientă din acest metal, extrasă în scopuri economice, se numește minereu de fier. Cele mai frecvente minerale sunt:

• oxid de fier (formula Fe₂O₃), care se formează sub influența oxigenului;
• oxidul de fier hidratat, care este format ca urmare a reacției în apă.

Cele mai importante minereuri de fier sunt mineralele de oxid de fier, numite hematit și magnetit. O concentrație ridicată de Fe le face cele mai preferate în industrie. Extracția fierului se realizează la cele mai mari depozite de minereu. Cel mai adesea acestea sunt formațiuni, care sunt roci sedimentare antice. Ele conțin straturi de minerale de oxid de fier (formula Fe₂O₃) până la o grosime de câțiva centimetri.

Unde pot găsi fierul?

La temperatura camerei, este solid. Este un metal gri strălucitor, care rust în timp, când este expus la aer umed. Se combină cu multe alte metale pentru a forma aliaje. Domeniile de aplicare a fierului sunt destul de extinse. Atunci când se combină cu carbon, se obține oțel. Poate fi combinat și cu alte metale, cum ar fi nichelul, cromul și tungstenul. Aceste aliaje sunt foarte durabile și pot fi utilizate pentru realizarea podurilor și clădirilor.

Fierul este un element foarte vechi, care a fost folosit pe Pamant de foarte mult timp. Obiecte din el au fost găsite chiar și în Egiptul antic. A existat chiar o întreagă perioadă (1200-500 î.Hr.), numită în onoarea sa, - Vârsta de fier, când era folosit pentru a face arme și arme. Pentru a găsi acest metal util, trebuie să îl privești adânc sub pământ. Se găsește atât în ​​crusta pământului, cât și în miezul Pământului. Pe Pământ există mai mult fier decât orice alt metal. Acest articol poate fi găsit pe alte planete, inclusiv Jupiter si miezul lui Saturn, precum și suprafața de culoare roșie cu mult praf de pe Marte (în legătură cu acest lucru și a fost numit Planeta Roșie).

Circulația de bază a fierului în natură

Fierul (Fe) urmează ciclul geochimic, ca multe alte substanțe nutritive. De obicei este eliberat în sol sau în ocean prin intemperii de roci sau erupții vulcanice. În ecosistemul terestru, plantele absorb mai întâi fier prin rădăcini din sol. Acesta este un nutrient extrem de important care se mișcă între organismele vii și geosferă.

Fierul este un important nutrient limitator pentru plantele care îl folosesc pentru a produce clorofila. Fotosinteza depinde de aprovizionarea adecvată a acestui metal. Plantele îl asimilează de la sol la rădăcini. Animalele consumă plante și o folosesc pentru a produce hemoglobină. Când mor, se descompun și bacteriile readuce metalul în sol.

Ciclul mare al fierului

Circulația mare a fierului în natură este foarte asemănătoare cu cea a pământului. Acest proces are loc datorită activității vitale a anumitor microorganisme care oxidează metalul în hidroxid și primesc carbon din dioxid de carbon. bacterii de fier în râu, mare sau orice alt organism de energie extract de apă pentru ciclul de viață și, după finalizarea acesteia, se acumulează în sol sub formă de minereu de mlaștină.

Rolul fierului în ecosistemele oceanice este, de asemenea, semnificativ. Principalii producători care absoarbe acest metal sunt de obicei fitoplancton sau cianobacterii. Apoi, fierul este absorbit de consumatori atunci când mănâncă aceste bacterii. Ciclul de fier în natură este un proces extrem de complex. Aceasta depinde de o varietate de factori concomitenți: reacțiile chimice, tipurile de habitate și grupurile de microbi. Toate acestea îl conectează cu alte cicluri biogeochimice ale Pământului.

Caracteristici generale

Fierul sub forma unor minereuri combinate este unul dintre cele mai comune elemente care constituie aproximativ 5% din scoarța pământului. Cele mai importante minerale care conțin fier sunt oxizi și sulfuri (hemați, magnetit, goethit, pirit, marcasit). Acest metal este prezent și în meteoriți, pe alte planete și în soare. Fierul se găsește atât în ​​apă marină, cât și în apă dulce.

Fapte interesante

Iată câteva fapte interesante despre acest element chimic aparent simplu:

• Fierul este cel mai important bloc constructiv pentru nutriția plantelor, care ajută la transportarea oxigenului în sânge, susținând astfel viața de pe Pământ.
• Acesta este un solid fragil, clasificat ca metal în grupul 8 în tabelul periodic al elementelor. În formă pură corodează rapid expunerea la aer umed și la temperaturi ridicate.
• Acesta este cel de-al patrulea element cel mai comun al crustei pământului în greutate, iar cea mai mare parte a nucleului Pământului este considerată a fi din fier.
• Cea mai mare parte este folosită pentru producția de oțel - aliaj de fier și carbon, care, la rândul său, este utilizat în producție și construcții, de exemplu, pentru producția de beton armat.
• Oțelul inoxidabil, care conține cel puțin 10,5% crom, are o rezistență ridicată la coroziune. Se utilizează în tacâmuri de bucătărie și vase, cum ar fi vase din oțel inoxidabil.
• Adăugarea altor elemente poate oferi noi proprietăți utile oțelului. De exemplu, nichelul crește durabilitatea aliajului și îl face mai rezistent la căldură și acizi.

Informații scurte despre elementul Fe

• Numărul de protoni din nucleu: 26.
• Simbol atomic: Fe.
• Masa medie a atomului este de 55,845 g / mol.
• Densitate: 7.874 grame pe centimetru cub.
• Faza la temperatura camerei: solidă.
• Punct de topire: 1538 ° C ⁰C.
• Punct de fierbere: 2861 ⁰C.
• Numărul de izotopi: 33.
• Izotopi stabili: 4.

Principalele aplicații

Fierul este utilizat în multe sectoare, cum ar fi electronica, fabricație, automobile și construcții. Mai jos sunt zonele de aplicare a fierului:

• Ca o componentă primară metale feroase, aliaje și oțel.
• Aliaje care utilizează carbon, nichel, crom și diverse alte elemente pentru a produce fontă sau oțel.
• În magneți.
• În produsele metalice finite.
• În echipamente industriale.
• În echipamente de transport.
• În instrumente.
• În jucării și articole sportive.

Fierul reprezintă 5% din suprafața pământului și este unul dintre cele mai comune și mai utilizate metale. Acest element se găsește și în carne, cartofi și legume și este important pentru animale și oameni. Aceasta este o parte integrantă a hemoglobinei. Metalul are aspectul cenușiu și foarte ductil și maleabil. Se dizolvă ușor în acizii diluați și este activ din punct de vedere chimic. Principalele domenii ale producției de fier sunt China, Australia, Brazilia, Rusia și Ucraina.