Герою знаменитого роману Даніеля Дефо пощастило. Корабель, з якого він врятувався, сидів на мілині зовсім неподалік острова. Робінзон зумів занурити на пліт все необхідне і благополучно переправився на острів. Йому пощастило ще раз – цитуємо роман: «Після довгих пошуків я знайшов ящик нашого тесляра, і це була для мене справді дорогоцінна знахідка, якої б я не віддав тоді за цілий корабель із золотом»...

Що було в теслярській скриньці? Звичайний залізний інструмент: сокира, пилка, молоток, цвяхи.

Через два століття на інший безлюдний острів потрапили герої іншого французького роману – п'ятеро американців. Вони зуміли не тільки вижити на острові, але й створити собі більш-менш нормальні умови життя, що безумовно не вдалося б, якби всезнаючий інженер Сайрес Сміт (зауважимо, що по-англійському «сміт» означає «коваль») не зумів знайти на таємничому острові залізної руди і зробити залізні інструменти. Інакше знову довелося б Жюлю Верну рятувати своїх героїв за допомогою знаменитого капітана Немо...

Як бачимо, без заліза не може обійтися навіть пригодницька література. Надзвичайно важливе місце займає цей метал у житті.

Цифри, що відбивають річний рівень виплавки сталі, значною мірою визначають економічну міць країни. Світове виробництво стали вже перевищило 600 млн т, і меж цього зростання поки не видно. Серед найважливіших будов десятої п'ятирічки поряд з БАМом та КамАЗом у всіх документах незмінно фігурує Оскольський електрометалургійний комбінат.

Так само найважливішими будовами перших наших п'ятирічок були Магнітогорський і Кузнецький металургійні комбінати.

Розвитку чорної металургії – металургії заліза – надавав першорядного значення Володимир Ілліч Ленін. Ще до Жовтневої революції, 1913 р., у статті «Залізо в селянському господарстві» він писав:

«Щодо заліза – одного з фундаментів, можна сказати, цивілізації – відсталість і дикість Росії особливо великі». Дійсно, у той рік, а 1913 рік вважався в царській Росії роком промислового підйому, у великій країні зі 150-мільйонним населенням було виплавлено лише 3,6 млн. т сталі. Нині це середня річна продуктивність середнього металургійного заводу. Сьогодні Радянський Союз з виплавки чавуну та сталі впевнено тримає перше місце у світі. У 1975 р. у країні виплавлено 141 млн т сталі та 103 млн т чавуну (у США, для порівняння: 110 і 75 млн т).

Початок залізної доби

Був час, коли залізо на землі цінувалося значно дорожче за золото. Радянський історик Г. Арешян вивчав вплив заліза на давню культуру країн Середземномор'я. Він наводить таку пропорцію: 1: 160: 1280: 6400. Це співвідношення вартості міді, срібла, золота та заліза у стародавніх хетів. Як свідчить в «Одіссеї» Гомер, переможця ігор, влаштованих Ахіллесом, нагороджували шматком золота та шматком заліза.

Залізо було однаково необхідне і воїну, і орачу, а практична потреба, як відомо, – найкращий двигун виробництва та технічного прогресу.

Термін "залізний вік" введений у науку в середині XIX ст. датським археологом К.Ю. Томсен. "Офіційні" межі цього періоду людської історії: від IX ... VII ст. до н.е. коли в багатьох народів та племен Європи та Азії почала розвиватися металургія заліза, і до часу виникнення у цих племен класового суспільства та держави. Але якщо епохи називати за основним матеріалом знарядь праці, то, очевидно, залізний вік продовжується і сьогодні.

Як отримували залізо наші далекі пращури? Спочатку так званим сиродутним методом. Сиродутні печі влаштовували прямо на землі, зазвичай на схилах ярів та канав. Вони мали вигляд труби. Цю трубу заповнювали деревним вугіллям та залізною рудою. Вугілля запалювали, і вітер, що дмухав у схил яру, підтримував горіння вугілля. Залізна руда відновлювалася, і виходила м'яка криця – залізо із включеннями шлаку. Таке залізо називалося зварювальним; у ньому містилося трохи вуглецю та домішок, що перейшли з руди. Крицю кували. Шматки шлаку відвалювалися, і під молотом залишалося залізо, пронизане шлаковими нитками. З нього відковували різні знаряддя.

Вік зварювального заліза був довгим, проте людям давнини та раннього середньовіччя було знайоме й інше залізо. Відому дамаську сталь (або булат) робили на Сході ще за часів Аристотеля (IV ст. до н.е.). Але технологія її виробництва, як і процес виготовлення булатних клинків, трималася в секреті.

Що таке булат

І булат, і дамаська сталь по хімічним складомне відрізняються від звичайної нелегованої сталі. Це сплави заліза із вуглецем. Але на відміну від звичайної вуглецевої сталі булат має дуже велику твердість і пружність, а також здатність давати лезо виняткової гостроти.

Секрет булату не давав спокою металургам багатьох століть та країн. Яких тільки способів та рецептів не пропонувалося! У залізо додавали золото, срібло, дорогоцінне каміння, слонову кістку. Вигадувалися хитромудрі (і деколи жахливі) «технології». Одна з найдавніших порад: для загартування занурювати меч не в воду, а в тіло м'язового раба, щоб його сила перейшла в сталь.

Розкрити секрет булату вдалося у першій половині минулого століття чудовому російському металургу П.П. Аносова. Він брав найчистіше кричне залізо і поміщав його у відкритому тиглі в горн із деревним вугіллям. Залізо, плавлячись, насичувалося вуглецем, покривалося шлаком із кристалічного доломіту, іноді з добавкою чистої залізної окалини. Під цим шлаком воно дуже інтенсивно звільнялося від кисню, сірки, фосфору та кремнію. Але це було лише півсправи. Потрібно було ще охолодити сталь якомога спокійніше та повільніше, щоб у процесі кристалізації спочатку могли утворитися великі кристали розгалуженої структури – так звані дендрити. Охолодження йшло прямо в горні, заповненому розпеченим вугіллям. Потім слідувала майстерна ковка, яка не повинна була порушити структуру, що утворилася.

Інший російський металург - Д.К. Чернов згодом пояснив походження унікальних властивостей булату, пов'язавши їх із структурою. Дендрити складаються з тугоплавкою, але щодо м'якої сталі, а простір між їхніми «гілками» заповнюється в процесі застигання металу більш насиченою вуглецем, а отже, і більш жорсткою сталлю. Звідси велика твердість та велика в'язкість одночасно. При куванні цей сталевий «гібрид» не руйнується, зберігається його деревоподібна структура, але тільки з прямолінійної вона перетворюється на зигзагоподібну. Особливості малюнка значною мірою залежить від сили та напрями ударів, від майстерності коваля.

Дамаська сталь давнини - це той же булат, але пізніше так називали сталь, отриману шляхом ковальського зварювання з численних сталевих зволікань або смуг. Зволікання робилося з сталей з різним вмістом вуглецю, звідси ті ж властивості, що й булат. У середні віки мистецтво приготування такої сталі досягло найбільшого розвитку. Відомий японський меч, у структурі якого виявлено близько 4 млн мікроскопічно тонких сталевих ниток. Звичайно, процес виготовлення зброї з дамаської сталі ще більш трудомісткий, ніж процес виготовлення булатних шабель.

До речі, після смерті П.П. Аносова секрет булата знову загубився. Втретє його відкрили вже в середині XX ст. Булатні платівки були своєрідними сувенірами: металурги Златоуста вручали їх учасникам Всесоюзної наради прокатників, що проходила в цьому місті 1961 року.

Повернемося, однак, у ті часи, коли булат був прекрасним і небезпечним дивом.

Від домниці до домні

Сиродутний процес багато в чому залежав від погоди: треба було, щоб вітер обов'язково дмухав у «трубу». Прагнення позбутися примх погоди призвело до створення хутра, якими роздмухували вогонь у сиродутному горні. З появою хутра відпала потреба влаштовувати сиродутні гори на схилах. З'явилися печі нового типу – так звані вовчі ями, що викопували в землі, та домниці, що височіли над землею. Їх робили з каміння, скріпленого глиною. В отвір біля основи домниці вставляли трубку хутра і починали роздмухувати піч. Вугілля згоряло, а в горні печі залишалася вже знайома нам крица. Зазвичай, щоб витягнути її назовні, виламували кілька каменів у нижній частині печі. Потім їх знову закладали на місце, заповнювали пекти вугіллям та рудою, і все починалося спочатку.

Саме слово «домниця» походить від слов'янського слова «дмути», що означає «дути». Від цього ж слова походять слова «надменный» (надутий) і «дим». Англійською доменна піч називається, як і російською, дутьової – blast furnace. А у французькій та німецькій мовах ці печі отримали назву високих (Hochofen по-німецьки та haut fourneau по-французьки).

Домниці ставали дедалі більше. Збільшувалася продуктивність хутра: вугілля горіло все спекотніше, і залізо насичувалося вуглецем.

При вилученні криці з печі виливався і розплавлений чавун - залізо, що містить понад 2% вуглецю, що плавиться при нижчих температурах. У твердому вигляді чавун не можна кувати, він розлітається на шматки від удару молотом. Тому чавун, як і шлак, вважався спочатку відходом виробництва. Англійці навіть назвали його свинським залізом - pig iron. Тільки потім металурги зрозуміли, що рідкий чавун можна заливати у форми та отримувати з нього різні вироби, наприклад гарматні ядра.

До XIV ... XV ст. доменні печі, що виготовляли чавун, міцно увійшли до промисловості. Висота їх досягала 3 м більше, вони виплавляли ливарний чавун, з якого лили вже не тільки ядра, а й гармати.

Справжній поворот від домниці до домні стався лише в 80-х роках XVIII ст., коли одному з демидівських прикажчиків спало на думку подавати дуття в доменну піч не через одне сопло, а через два, розташувавши їх по обидва боки горна. Лиха біда початок! Число сопел, або фурм (як їх тепер називають), зростало, дуття ставало все більш рівномірним, збільшувався діаметр горна, підвищувалася продуктивність печей.

Ще два відкриття дуже вплинули на розвиток доменного виробництва. Довгі роки паливом доменних печей було деревне вугілля. Існувала ціла галузь промисловості, що займалася випалюванням вугілля з дерева. В результаті лісу в Англії вирубали настільки, що був виданий спеціальний указ королеви, що забороняє знищувати ліс задля потреб чорної металургії. Після цього англійська металургія стала швидко занепадати. Британія була змушена ввозити чавун із-за кордону, головним чином із Росії. Так тривало до середини XVIII ст., коли Абрагам Дербі знайшов спосіб отримання коксу з кам'яного вугілля, запаси якого в Англії дуже великі. Кокс став основним паливом для доменних печей.

З винаходом коксу пов'язана легенда про Дада Дадлі, який нібито винайшов коксування ще XVI в., задовго до Дербі. Але фабриканти деревного вугілля злякалися за свої прибутки і, змовившись, убили винахідника.

У 1829 році Дж. Нілсон на заводі Клейд (Шотландія) вперше застосував вдування в домни нагрітого повітря. Це нововведення підвищило продуктивність печей та різко знизило витрату палива.

Останнє значне удосконалення доменного процесу відбулося вже сьогодні. Суть його – заміна частини коксу дешевим природним газом.

Головний переділ

p align="justify"> Процес виробництва сталі зводиться по суті до випалювання з чавуну домішок, до окислення їх киснем повітря. Те, що роблять металурги, рядовому хіміку може здатися нісенітницею: спочатку відновлюють оксид заліза, одночасно насичуючи метал вуглецем, кремнієм, марганцем (виробництво чавуну), а потім намагаються випалити їх. Найприкріше, що хімік має рацію: металурги застосовують явно безглуздий метод. Але іншого вони не мали.

Головний металургійний переділ – виробництво сталі із чавуну – виник у XIV ст. Сталь тоді отримували у кричних горнах. Чавун поміщали на шар деревного вугілля, розташований вище фурми для подачі повітря. При горінні вугілля чавун плавився і краплями стікав униз, проходячи через зону, багатшу киснем, - повз фурму. Тут залізо частково звільнялося від вуглецю та майже повністю від кремнію та марганцю. Потім воно опинялося на дні горна, вистеленого шаром залізистого шлаку, що залишився після попередньої плавки. Шлак поступово окисляв вуглець, що ще зберігся в металі, через що температура плавлення металу підвищувалася, і він загусав. М'який злиток, що утворився, ломом піднімали вгору. У зоні над фурмою він ще раз переплавлявся, при цьому окислялася ще якась частина вуглецю, що міститься в залозі. Коли після переплавки на дні горна утворювалася 50...100-кілограмова криця, її витягали з горна і відразу відправляли на проковку, мета якої була не тільки ущільнити метал, а й видавати з нього рідкі шлаки.

Найбільш досконалим залізоробним агрегатом минулого була пудлінгова піч, винайдена англійцем Генрі Кортом наприкінці XVIII ст. (До речі, він винайшов і прокатку профільного заліза на валках з нарізаними у яких калібрами. Розпечена смуга металу, проходячи через калібри, набирала їх форму.).

Пудлінгова піч Корта завантажувалася чавуном, а подина (дно) та стіни її були футеровані залізною рудою. Після кожної плавки їх поновлювали. Гарячі гази з топки розплавляли чавун, а потім кисень повітря та кисень, що міститься в руді, окисляли домішки. Пудлінговщик, що стоїть біля печі, помішував у ванні залізною ключкою, на якій брали в облогу кристали, що утворюють залізну крицю.

Після винаходу пудлінгової печі в цій галузі чорної металургії довго не з'являлося нічого нового, якщо не вважати розробленого англійцем Гунстман тигельного способу отримання високоякісної сталі. Але тиглі були малопродуктивні, а розвиток промисловості та транспорту вимагав все більшої, і більшої кількості сталі.

Мартен та конвертер

Генрі Бессемер був механіком, також без систематичної освіти. Він винаходив, що доведеться: машинку для гасіння марок, нарізну гармату, різні механічні пристрої. Бував він і на металургійних заводах, спостерігав за роботою пудлінгівників. У Бессемера з'явилася думка перекласти цю тяжку «гарячу» роботу на стиснене повітря. Після багатьох проб він у 1856 р. запатентував спосіб виробництва стали продуванням повітря через рідкий чавун, що знаходиться в конвертері – грушоподібній посудині з листового заліза, викладеному зсередини кварцовим вогнетривом.

Для підведення дуття служить вогнетривке днище з багатьма отворами. Конвертер має пристрій для повороту не більше 300°. Перед початком роботи конвертер кладуть «на спину», заливають у нього чавун, пускають дуття і тоді ставлять конвертер вертикально. Кисень повітря окислює залізо у закис FeO. Остання розчиняється в чавуні та окислює вуглець, кремній, марганець... З оксидів заліза, марганцю та кремнію утворюються шлаки. Таксі процес ведуть до повного вигоряння вуглецю.

Потім конвертер знову кладуть «на спину», відключають дуття, вводять у метал розрахункову кількість феромарганцю – для розкислення. Так виходить високоякісна сталь.

Спосіб конвертерного переділу чавуну став першим способом масового виробництва литої сталі.

Переділ у безсемерівському конвертері, як з'ясувалося пізніше, мав і недоліки. Зокрема, з чавуну, але видалялися шкідливі домішки – сірка та фосфор. Тому для переробки в конвертері застосовували головним чином чавун, вільний від сірки та фосфору. Від сірки згодом навчилися позбавлятися (частково, зрозуміло), додаючи в рідку сталь багатий на марганець «дзеркальний» чавун, а потім і феромарганець.

З фосфором, який не віддалявся в доменному процесі і не зв'язувався марганцем, було складніше. Деякі руди, такі як лотарингська, що відрізняються високим вмістом фосфору, залишалися непридатними для виробництва сталі. Вихід знайшли англійським хіміком С.Д. Томасом, який запропонував зв'язувати фосфор вапном. Конвертер Томаса на відміну безсемеровського був футерований обпаленим доломітом, а чи не кремнеземом. У чавун під час продування подавали вапно. Утворювався вапняно-фосфористий шлак, який легко відокремлювався від сталі. Згодом цей шлак навіть стали використовувати як добрива.

Найбільша революція у сталеплавильному виробництві відбулася в 1865 р., коли батько та син – П'єр та Еміль Мартени використовували для отримання сталі регенеративну газову піч, побудовану за кресленнями В. Сіменса. У ній, завдяки підігріву газу та повітря, в спеціальних камерах з вогнетривкою насадкою досягалася така висока температура, що сталь у ванні печі переходила вже не в тістоподібне, як у пудлінговій печі, а в рідкий стан. Її можна було заливати у ковші та форми, виготовляти зливки та прокатувати їх у рейки, балки, будівельні профілі, листи... І все це у величезних масштабах! Крім того, з'явилася можливість використати величезні кількості залізного брухту, що накопичився за довгі роки на металургійних та машинобудівних заводах.

Остання обставина відіграла дуже важливу роль у становленні нового процесу. На початку XX ст. мартенівські печі майже повністю витіснили безсемерівські та томасівські конвертери, які хоч і споживали брухт, але у дуже малих кількостях.

Конвертерне виробництво могло б стати історичною рідкістю, такою самою, як і пудлінгове, якби не кисневе дуття. Думка про те, щоб прибрати з повітря азот, що не бере участі в процесі, і продувати чавун одним киснем, спадало на думку багатьом видним металургам минулого; зокрема, ще ХІХ ст. Російський металург Д.К. Чернов та швед Р. Окерман писали про це. Але в той час кисень був занадто дорогий. Лише у 30...40-х роках нашого століття, коли були впроваджені дешеві промислові способи одержання кисню з повітря, металурги змогли використати кисень у сталеплавильному виробництві. Зрозуміло, у мартенівських печах. Спроби продувати киснем чавун у конвертерах не призвели до успіху; розвивалася така висока температура, що прогоряли днища апаратів. У мартенівській печі все було простіше: кисень давали і у смолоскип, щоб підвищити температуру полум'я, і ​​у ванну (у рідкий метал), щоб випалити домішки. Це дозволило набагато збільшити продуктивність мартенівських печей, але водночас підвищило температуру в них настільки, що починали плавитися вогнетривки. Тому і тут кисень застосовували у помірних кількостях.

У 1952 р. в австрійському місті Лінці на заводі "Фест" вперше почали застосовувати новий спосіб виробництва сталі - киснево-конвертерний. Чавун заливали в конвертор, днище якого не мало отворів для дуття, було глухим. Кисень подавався на поверхню рідкого чавуну. Вигоряння домішок створювало таку високу температуру, що рідкий метал доводилося охолоджувати, додаючи в конвертер залізну руду та брухт. І у досить великих кількостях. Конвертери знову з'явились на металургійних заводах. Новий спосіб виробництва стали швидко поширюватися у всіх промислово розвинених країнах. Зараз він вважається одним із найперспективніших у сталеплавильному виробництві.

Переваги конвертера полягають у тому, що він займає менше місця, ніж мартенівська піч, споруда його набагато дешевша, а продуктивність вища. Однак у конвертерах спочатку виплавляли лише маловуглецеві м'які сталі. У наступні роки було розроблено процес виплавки в конвертері високовуглецевих та легованих сталей.

Електрика плавить метал

Властивості сталей різноманітні. Є сталі, призначені для тривалого перебування в морській воді, сталі, що витримують високу температуру та агресивну дію гарячих газів, сталі, з яких роблять м'який дріт, і стали для виготовлення пружних і жорстких пружин.

Така різноманітність властивостей випливає з різноманітності складів сталей. Так, із сталі, що містить 1% вуглецю та 1,5% хрому, роблять шарикопідшипники високої стійкості; сталь, що містить 18% хрому і 8...9% нікелю, – це всім відома «нержавіюча сталь», а зі сталі, що містить 18% вольфраму, 4% хрому і 1% ванадію, виготовляють токарні різці.

Ця різноманітність складів сталей дуже ускладнює їх виплавку. Адже мартенівської печі і конвертері атмосфера окислювальна, і такі елементи, як хром, легко окислюються і переходять у шлак, тобто. губляться. Значить, щоб отримати сталь із вмістом хрому 18%, у піч треба дати набагато більше хрому, ніж 180 кг на тонну сталі. А хром – метал дорогий. Як знайти вихід із цього положення?

Вихід було знайдено на початку XX ст. Для виплавки металу було запропоновано використати тепло електричної дуги. У піч круглого перерізу завантажували металобрухт, заливали чавун та опускали вугільні або графітові електроди. Між ними та металом у печі («ванні») виникала електрична дуга з температурою близько 4000 °C. Метал легко та швидко розплавлявся. А в такій закритій електропечі можна створювати будь-яку атмосферу – окисну, відновлювальну або зовсім нейтральну. Іншими словами, можна запобігти вигоранню цінних елементів. Так було створено металургію якісних сталей.

Пізніше було запропоновано ще один спосіб електроплавки – індукційний. З фізики відомо, що якщо металевий провідник помістити в котушку, якою проходить струм високої частоти, то в ньому індукується струм і провідник нагрівається. Цього тепла вистачає, щоби за певний час розплавити метал. Індукційна піч складається з тигля, у футерування якого вставлена ​​спіраль. По спіралі пропускають струм високої частоти і метал у тиглі розплавляється. У такій печі також можна створити будь-яку атмосферу.

В електричних дугових печах процес плавки йде зазвичай кілька стадій. Спочатку з металу випалюють непотрібні домішки, окислюючи їх (окислювальний період). Потім з печі прибирають (завантажують) шлак, що містить оксиди цих елементів, і завантажують феросплави - сплави заліза з елементами, які потрібно ввести в метал. Пекти закривають і продовжують плавку без доступу повітря (відновлювальний період). В результаті сталь насичується необхідними елементами заданої кількості. Готовий метал випускають у ківш та розливають.

Бочка меду та ложка дьогтю

Стали, особливо якісні, виявилися дуже чутливими до вмісту домішок. Навіть невеликі кількості кисню, азоту, водню, сірки, фосфору сильно погіршують їх властивості – міцність, в'язкість, корозійну стійкість. Ці домішки утворюють із залізом та іншими елементами, що містяться в сталі, неметалеві сполуки, які вклинюються між зернами металу, погіршують його однорідність і знижують якість. Так, при підвищеному вмісті кисню та азоту в сталях знижується їх міцність, водень викликає появу флокінів – мікротріщин у металі, які призводять до несподіваного руйнування сталевих деталей під навантаженням, фосфор збільшує крихкість сталі на холоді, сірка викликає червоноламкість – руйнування сталі під навантаженням температурах.

Металурги довго шукали шляхи вилучення цих домішок. Після виплавки в мартенівських печах, конвертерах та електропечах метал розкислюють – додають до нього алюміній, феросиліцій (сплав заліза з кремнієм) або феромарганець. Ці елементи активно з'єднуються з киснем, спливають у шлак і зменшують вміст кисню у сталі. Але кисень все ж таки залишається в сталі, а для високоякісних сталей і його кількості виявляються занадто великими. Потрібно було знайти інші, ефективніші способи.

У 50-х роках металурги почали у промисловому масштабі вакуумувати сталь. Ківш із рідким металом поміщають у камеру, з якої відкачують повітря. Метал починає бурхливо кипіти, і гази з нього виділяються.

Проте уявіть собі ківш із 300 т сталі і прикиньте, скільки часу мине, поки він прокипить повністю, і наскільки за цей час охолоне метал. Вам одразу стане ясно, що такий спосіб годиться лише для невеликої кількості стали. Тому були розроблені інші, більш швидкі та ефективні способи вакуумування. Зараз вони застосовуються у всіх розвинених країнах, і це дозволило покращити якість сталі. Але вимоги до неї все зростали та зростали.

На початку 60-х років у Києві, у Всесоюзному інституті електрозварювання ім. О.О. Патона був розроблений спосіб електрошлакового переплаву сталі, який дуже скоро почали застосовувати у багатьох країнах. Цей спосіб дуже простий. У водоохолоджувану металеву посудину - кристалізатор - поміщають зливок металу, який треба очистити, і засипають його шлаком особливого складу. Потім злиток підключають до джерела струму. На кінці злитка виникає електрична дуга і метал починає оплавлятися. Рідка сталь реагує зі шлаком і очищається не тільки від оксидів, а й від нітридів, фосфідів та сульфідів. У кристалізаторі застигає новий, очищений від шкідливих домішок злиток. У 1963 р. за розробку та використання методу електрошлакового переплаву група працівників Всесоюзного інституту електрозварювання на чолі з Б.І. Медоваром та Ю.В. Латаша була удостоєна Ленінської премії.

Дещо іншим шляхом пішли вчені-металурги з Центрального науково-дослідного інституту чорної металургії ім. І.П. Бардіна. У співдружності з працівниками металургійних заводів вони розробили ще простіший спосіб. Шлаки особливого складу для очищення металу розплавляють і виливають у ківш, а потім цей рідкий шлак випускають метал з печі. Шлак перемішується з металом та поглинає домішки. Метод цей швидкий, ефективний і вимагає великих витрат електроенергії. Його автори С.Г. Воїнів, А.І. Осіпов, А.Г. Шалімов та інші у 1966 р. також були удостоєні Ленінської премії.

Однак у читача вже, напевно, постало питання: а до чого всі ці складності? Адже ми вже говорили, що у звичайній електричній печі можна створити будь-яку атмосферу. Отже, можна просто відкачати з печі повітря та вести плавку у вакуумі. Але не поспішайте до патентного бюро! Цей спосіб вже давно був використаний у невеликих індукційних печах, а наприкінці 60-х і на початку 70-х років його почали застосовувати і в досить великих дугових та індукційних електропечах. Зараз способи вакуумного дугового та вакуумного індукційного переплаву набули досить широкого поширення.

Тут ми описали лише основні способи очищення від шкідливих домішок. Існують десятки їх різновидів. Вони допомагають металургам видалити горезвісну ложку дьогтю з бочки меду та отримати високоякісний метал.

Без домену?

Вище говорилося, що чорна металургія з погляду хіміка – заняття, м'яко кажучи, нелогічне. Спочатку залізо насичують вуглецем та іншими елементами, а потім витрачають багато праці та енергії для випалювання цих елементів. Чи не простіше одразу відновити залізо із руди. Адже саме так і робили древні металурги, які отримували розм'якшене гаряче губчасте залізо у сиродутних горнах.

Останніми роками ця думка вже вийшла зі стадії риторичних питань і спирається на цілком реальні і навіть здійснені проекти. Одержанням заліза безпосередньо з руди, минаючи доменний процес, займалися ще минулого століття. Тоді цей процес отримав назву прямого відновлення. Проте досі він не знайшов великого поширення. По-перше, всі запропоновані способи прямого відновлення були малопродуктивними, а по-друге, отриманий продукт – губчасте залізо – був низькоякісним та забрудненим домішками. І все ж ентузіасти продовжували працювати у цьому напрямі.

Становище докорінно змінилося з того часу, як у промисловості почали широко використовувати природний газ. Він виявився ідеальним засобом відновлення залізняку. Основний компонент природного газу – метан CH 4 розкладають окисленням у присутності каталізатора у спеціальних апаратах – реформерах з реакції 2CH 4 + 2 → 2CO + 2Н 2 .

Виходить суміш відновлювальних газів – окису вуглецю та водню. Ця суміш надходить у реактор, який подається і залізна руда. Обмовимося відразу – форми та конструкції реакторів дуже різноманітні. Іноді реактором служить трубчаста піч, що обертається, типу цементної, іноді - шахтна піч, іноді - закрита реторта. Цим і пояснюється різноманітність назв способів прямого відновлення: Мідрекс, Пурофер, Охалата-і-Ламіна, СЛ-РН тощо. Число способів уже перевалило за два десятки. Але суть їх зазвичай одна й та сама. Багата залізорудна сировина відновлюється сумішшю окису вуглецю та водню.

Але що робити з отриманою продукцією? З губчастого заліза не тільки гарної сокири – гарного цвяха відкувати не можна. Якою б не була багата вихідна руда, чистого заліза з неї все одно не вийде. За законами хімічної термодинаміки навіть відновити залізо, що міститься в руді, не вдасться; частина його все одно залишиться у продукті у вигляді оксидів. І тут на допомогу нам приходить випробуваний друг – електропіч. Губчасте залізо виявляється майже ідеальною сировиною для електрометалургії. Воно містить мало шкідливих домішок та добре плавиться.

Отже, знову двоступінчастий процес! Але це вже інший спосіб. Вигода схеми - пряме відновлення - електропіч полягає в її дешевизні. Установки прямого відновлення значно дешевші і споживають менше енергії, ніж доменні печі. А продуктивність сучасних установок вже досягла досить високого рівня. Таким чином, новий, «бездомний» спосіб виробництва сталі вже починає набувати прав громадянства. У нашій країні поблизу Старого Оскола споруджується великий металургійний комбінат, який працюватиме саме за такою схемою. Його перша черга буде введена в експлуатацію у 1980 році.

Зауважимо, що пряма переплавка – не єдиний спосіб застосування губчастого заліза в чорній металургії. Його можна також використовувати замість металобрухту в мартенівських печах, конвертерах та електросталеплавильних печах.

Спосіб переплаву губчастого заліза в електропечах бурхливо поширюється і за кордоном, особливо в країнах, що мають великі запаси нафти і газу, тобто. у країнах Латинської Америки та Близького Сходу. Однак, вже виходячи з цих міркувань (наявності природного газу), поки ще немає підстав вважати, що новий спосіб коли-небудь повністю витіснить традиційний двоступінчастий спосіб доменна піч - сталеплавильний агрегат.

Майбутнє заліза

Залізний вік продовжується. Приблизно 9/10 всіх металів і сплавів, що використовуються людством, – це сплави на основі заліза. Заліза виплавляється у світі приблизно в 50 разів більше, ніж алюмінію, не кажучи вже про інші метали. Пластмаси? Але вони в наш час найчастіше виконують у різних конструкціях самостійну роль, а якщо вже їх відповідно до традиції намагаються ввести в ранг незамінних замінників, то частіше вони замінюють кольорові метали, а не чорні. На заміну сталі йдуть лише кілька відсотків споживаних нами пластиків.

Сплави з урахуванням заліза універсальні, технологічні, доступні й у масі – дешеві. Сировинна база цього металу теж не викликає побоювань: вже розвіданих запасів залізняку вистачило б щонайменше на два століття вперед. Залізу ще довго бути фундаментом цивілізації.

Як писав Пліній старший

«Залізні рудокопи доставляють людині чудову і найшкідливішу зброю. Бо цим знаряддям прорізуємо ми землю, обробляємо плодючі сади і, обрізуючи дикі лози з виноградом, змушуємо їх щороку юніти. Цим знаряддям вибудовуємо будинки, розбиваємо каміння та вживаємо залізо на всі подібні потреби. Але тим же залізом робимо лайки, битви і грабежі і вживаємо його не тільки поблизу, але й окрилене вдалину то з бійниць, то з потужних рук, то у вигляді оперених стріл. Найпорочніше, на мою думку, хитрощі розуму людського. Бо щоб смерть швидше спіткала людину, зробили її крилатою і залізу надали пір'я. Тому нехай буде вина приписана людині, а не природі».

Дорогоцінний метал

У «Географії» давньогрецького письменника Страбона згадується, що африканські народи за фунт заліза віддавали десять фунтів золота.

Вилучена з давньоскандинавських гробниць зброя також свідчить про коштовність заліза в минулому – з нього зроблено лише вістря мечів, а решту – з бронзи.

Зброя із метеоритів

З давніх-давен люди намагалися використовувати метеоритне залізо, хоча зробити це було не просто.

Бухарський емір наказав своїм найкращим зброярам відкувати йому меч зі шматка «небесного заліза». Але скільки вони не намагалися, нічого не виходило. Зброярів стратили. Вони загинули через те, що нагрітий метал не піддавався ковці. Це характерно для нікелістого метеоритного заліза: воно кується тільки холодним, а при нагріванні стає крихким.

Незважаючи на це, у володаря індійського князівства Джехангіра у XVII ст. були дві шаблі, кинджал і наконечник піки з метеоритного заліза. Є відомості, що з цього матеріалу були виготовлені шпаги Олександра I і Болівара – героя Південної Америки.

Самородний чавун

Металеве залізо зустрічається у метеоритах. Ще 1789 р. в «Словнику комерційному» Василя Левшина про самородному залозі писалося: «Так називається залізо, дуже приготовлене природою в надрах земних і дуже очищене від речовин сторонніх настільки, що з нього кувати без переплавки всякі речі».

Велике скупчення самородного заліза знайшли на південному березі острова Диско біля берегів Гренландії. Воно залягало тут у вивергнутому через пласти кам'яного вугілля базальті у вигляді блискіток, зерен та іноді потужних брил.

На відміну від метеоритного заліза, який завжди містить порівняно багато нікелю, самородне залізо містить не більше 2% нікелю, іноді до 0,3% кобальту, близько 0,4% міді та до 0,1% платини. Зазвичай воно виключно бідне вуглецем. Однак можливе утворення і самородного чавуну, наприклад, у результаті контакту розпеченого вуглецю із залізною рудою. У 1905 р. геолог А.А. Іноземців виявив у районі острова Руського Далекому Сході невеликі пластообразные скупчення самородного чавуну, що перебуває в глибині 30...40 м під скельними породами морського берега. У вилучених зразках металу містилося близько 3,2% вуглецю.

Убитий через залізо

У 1735 р. вогул Степан Чумпін знайшов біля гори Благодать великий шматок магнітного залізняку і показав його гірничої техніки І. Ярцеву. Після огляду родовища Ярцев помчав із доповіддю до Єкатеринбурга. Ця поїздка була справжнісінькою втечею - слідом Ярцева скакали озброєні стражники некоронованого короля Уралу Демидова, який не допускав і думки, що нові багатства пройдуть його. Ярцеву вдалося втекти від погоні. Першовідкривачі копальні отримали винагороду від Гірської канцелярії, але незабаром Степан Чумпін був убитий. Вбивця залишився непойманим.

Кристал чернова

Відомий російський металург Д.К. Чернов (1839...1921) зібрав колекцію кристалів заліза. Деякі кристали, знайдені ним у сталевих зливках, досягали довжини 5 мм, більшість не більше 3 мм.

Головною цінністю колекції був унікальний «кристал Д.К. Чернова», описаний у багатьох підручниках з металознавства. Його знайшов у купі сталевого брухту шихтового двору підполковник морської артилерії А.Г. Берсенєв, який служив приймальником на металургійному заводі. Як вдалося з'ясувати, кристал виріс у 100-тонному злитку сталі. Берсенєв подарував його своєму вчителю Чернову.

Чернов ретельно досліджував кристал. Вага його виявилася 3 кг 450 г, довжина 39 см, хімічний склад: 0,78% вуглецю, 0,255% кремнію, 1,055% марганцю, 97,863% заліза.

Сталеве вино

У старовинних журналах можна знайти рецепти різних "залізних" ліків. Так, в «Економічному журналі» за 1783 р. повідомлялося: «У деяких випадках і хворобах і саме залізо становить дуже хороші ліки, і приймаються з користю найменші тирсу або просто, або обсахарені». Там же перераховуються інші ліки того часу: обцукроване залізо, залізний сніг, залізна вода, сталеве вино («виноградне кисле вино, як, наприклад, рейнвейн, наполягти із залізною тирсою і вийде залізне або сталеве вино і разом добрі ліки»).

Магнітні ліки

У 1835 р. «Журнал мануфактур та торгівлі», повідомляючи про товари, надіслані з Відня до Петербурга, згадує металеві намагнічені бруски як засіб від зубного та головного болю. Бруски рекомендували носити на шиї. «Цей спосіб лікування нині в моді, – повідомлялося в журналі, – і, за відгуками лікарів, що заслуговують на ймовірність, допомагає дуже багатьом».

У давнину й у середині століття магніт використовували як як зовнішнє, а й як внутрішнє. Гален вважав магніт проносним, Авіценна лікував їм іпохондриків, Парацельс готував "магнітну манну", Агрікола - магнітну сіль, магнітне масло і навіть магнітну есенцію.

Хімія заліза

Ймовірно, ви звернули увагу, що і стаття, і нотатки про елемент №26 присвячені переважно залізу металу. Це й не дивно: саме цим насамперед залізо цікаве для нас. Але, віддаючи належне головному металу сучасної техніки, не можна забувати, що: елемент №26 має значну хімічну активність, він утворює безліч сполук, виявляючи зазвичай валентності 2+ та 3+; існують солі залізної кислоти H 2 FeО 4 , але у вільному стані ця кислота не отримана, як і її ангідрид – FeО 3 ; природне залізо складається з чотирьох стабільних ізотопів з масовими числами 54, 56, 57 та 58; залізо – життєво важливий елемент; у крові людини 14,5% її ваги посідає частку гемоглобіну – червоного пігменту еритроцитів, у центрі молекули якого є атом заліза.

§ 54. Метали, що належать до d-елементів. Залізо та його найважливіші сполуки

Для елементів побічних підгруп характерна загальна особливість: електрони заповнюють у атомах не зовнішній, а зовнішній підрівеньенергетичного рівня. Наприклад, в атомах заліза (елемента № 26) після заповнення 4s-підрівня черговий електрон міститься не на зовнішній 4p-підрівень - четвертий енергетичний рівень електронної оболонки, а на третій - передзовнішній, на вільну d-орбіталь:

На зовнішньому рівні у d-елементів, як правило, зберігається два s-електрони.

Усе d-елементивиявляють металеві властивості. Валентними в їх атомах є енергетично близькі s- та р-орбіталі зовнішнього та d-орбіталі передшнього енергетичних рівнів.Це зумовлює наступні особливості d-елементів.

1. У періодичній системі d-елементи розташовуються між s- та p-елементами, будучи елементами побічних підгруп.

2. d-Елементи виявляють металеві властивості, а утворювані ними прості речовини – метали.

3. Більшість d-елементів виявляє змінні ступені окислення та утворює кілька рядів сполук, різних за кислотно-основними властивостями.

4. У побічних підгрупах (на відміну головних підгруп) хімічна активність металів зменшується зі збільшенням порядкового номера.

5. Зі збільшенням значення ступеня окислення металу відбувається ослаблення основних та посилення кислотних властивостей у оксидів і гідроксидів, що утворюються ними.

Метали, утворені d-елементами, численні та різноманітні за властивостями. Багато хто з них (хром, титан, цинк, мідь) знаходять широке застосування і становлять незамінну основу сучасної техніки.

Залізо як хімічний елемент та проста речовина

В історії розвитку людства прийнято виділяти три епохи: кам'яний, бронзовий та залізний віки. Термін "залізний вік" введений у науку в середині XIX ст. датським ученим, археологом К.Ю. Томсен. Для цього періоду визначено такі межі: від IX-VIII ст. до зв. е. і до сьогодні.

Залізо Землі зустрічається повсюдно, з його частку припадає 4,5% атомів земної кори. Воно є майже у всіх глинах, пісках, гірських рудах. У деяких місцях воно утворює потужні скупчення руд. Організм дорослої людини містить близько 3 г заліза. Але все це – у зв'язаному вигляді. Чисте залізо Землі має переважно метеоритне походження (на поверхню нашої планети щорічно падає до 3000 т метеоритного речовини).

Цінні якості заліза спонукали людину ще у II тисячолітті до н. е. спрямувати великі зусилля перебування способів його отримання (відновлення) з руд.

Найважливіші залізні руди: магнітний залізняк(магнетит) Fe 3 O 4 (Fe 2 O 3 FeO); червоний залізняк(гематит) Fe 2 O 3 ; бурий залізняк(лимоніт) Fe 2 O 3 Н 2 O; пірит FeS 2 .

Фізичні властивостізаліза.Залізо - блискучий сріблясто-білий метал, що легко намагнічується і розмагнічується. Воно має ряд цінних якостей: пластичність, здатність легко кутися як у холодному, так і в нагрітому стані, піддається волочению, прокатці та штампування. Температура його плавлення 1539, температура кипіння 3200С.

Здатність заліза розчиняти вуглець та інші речовини є основою для отримання численних залізних сплавів.

Хімічні властивості заліза.Залізо легко вступає у взаємодію з багатьма речовинами.

Як видно з наведених прикладів, ступінь окислення заліза у продуктах реакцій залежить від сили окислювача, З яким воно вступає у взаємодію.

Залізо не реагує з холодними концентрованими сірчаною та азотною кислотами. Воно пасивується внаслідок утворення на поверхні металу захисних плівок. Тому безводну сірчану кислоту можна зберігати та перевозити у сталевій тарі. Розведена азотна кислота взаємодіє із залізом з утворенням солей заліза (III), відновлюючись до

За високої температури (700-900 °С) залізо реагує з парами води:

Найважливіші сполуки заліза.У сполуках залізо виявляє такі ступеня окиснення: +2, +3 і рідше +6:

Оксиди заліза. Оксид заліза (II)- Порошок чорного кольору. Його одержують, нагріваючи оксид заліза (III) в атмосфері чадного газу:

Солеутворюючий оксид заліза (III)- порошок коричневого кольору, найстійкіша кисневмісна сполука заліза. Він застосовується як міцна і стійка до світла фарби, званої залізним суриком. Сурік як універсальний фарбник використовується для фарбування вагонів, локомотивів, цементу, поштового сургуча. Здавна на його основі виготовляють художні фарби.

Солеутворюючий оксид заліза Fe 3 O 4 (Fe 2 O 3 FeO) виходить при згорянні заліза в атмосфері (надлишку) кисню.

Залізо всюди

Залізо – один із найважливіших металів. У таблиці Менделєєва важко знайти інший метал, з яким була б так нерозривно пов'язана історія цивілізації. У давнину в деяких народів залізо цінувалося навіть дорожче за золото. Лише представники знаті могли прикрашати себе виробами із цього металу, причому нерідко у золотій оправі. У Стародавньому Римі із заліза виготовляли навіть обручки.

У міру розвитку металургії цей метал ставав доступнішим і потрібнішим. Тим не менш, ще порівняно недавно багато відсталих народів не мали про залізо ні найменшого уявлення.

Перше залізо, яке потрапило ще в давнину в руки людини, було, мабуть, не земного, а космічного походження. Цей метал входить до складу метеоритів, що падають на планету. Метеорна речовина випадає щорічно тисячами тонн на Землю і містить до 90% заліза. Найбільший залізний метеорит знайдено у 1920 році у південно-західній частині Африки. Він важить близько 60 тонн.

Залізо – один із найпоширеніших елементів: у земній корі його міститься близько 5%. Однак лише сорокова частина запасів цього металу сконцентрована у вигляді родовищ, придатних для розробок. Основні рудні мінерали заліза – магнетит, гематит, бурий залізняк, сидерит. Магнетит містить до 72% заліза, як показує його назву, має магнітні властивості. Гематит, чи червоний залізняк, містить до 70% заліза. Назва цього мінералу походить від грецького слова «гема» – кров. Саме слово «залізо» сталося, як вважають одні вчені, від санкритського слова «джальжа» - метал, руда. Інші вважають, що в основі російської назви елемента лежить санкритський корінь «жель», що означає «блищати», «палати».

Залізо міститься у морській воді та на дні океанів. Якщо витягти все залізо, розчинене у воді, його доведеться 35 тонн кожного жителя планети, причому за все існування людства вироблено близько 6 тонн кожного человека. Залізо утворюється на дні океанів як залізомарганцевих відкладень. Вони знаходяться в глибоких океанських западинах, у дрібних водах, затоках, морях і навіть озерах. У центрі цих утворень зазвичай розташовується якийсь предмет, наприклад, зуб акули, а навколо нього утворюється залізо шляхом наростання концентрованих кілець опадів.

Без заліза неможливе життя тварин, рослин та людини. Воно міститься в живих організмах, і без нього неможливі життєво важливі процеси, без перебігу яких усе живе приречене на загибель.

У рослинному світі роль заліза є дуже важливою. За винятком залізобактерій, всі живі організми – від рослин до людини – пов'язують кисень, що вдихається, у складні сполуки. У центрі молекул знаходиться атом металу. Для рослин це атом магнію, для тварин атом заліза. Залізо необхідно для утворення хлорофілу, який обумовлює засвоєння рослинами вуглекислоти за допомогою енергії сонячного світла, що поглинається ними. Хоча залізо не входить до складу хлорофілу, без нього цей пігмент не утворюється.

Нестача заліза у ґрунті викликає залізне голодування рослин та захворювання – хлороз. Найбільш чутливі до нестачі заліза плодові дерева – яблуня, груша, злива, персик, цитрусові, а також малина та виноград. Застосування комплексних препаратів, що містять залізо, допомогло збільшити врожай яблук та інших культур.

Наприкінці XIX століття німецький вчений Лідге опублікував дослідження про залежність зростання різних порід дерев від утримання в ґрунті різних мінералів. Він зауважив, що у Прирейнських провінціях поклади заліза вкриті переважно березовим лісом, тоді як в околиці їх, що не мають залізних руд, ростуть дуб, бук та інші породи дерев. Вчений встановив залежність зростання відомих порід дерев від наявності тих чи інших мінеральних солей у грунті. Завдяки цьому було відкрито родовище міді у центрі Казахстану.

Існує наука, що займається пошуками руд рослинами – біогеохімія. Таких рослин – «геологів» відомо понад 40 видів. До них відносять соссюрею або горькушу, багаторічна трав'яниста рослина, що росте в Середній Азії, Сибіру, ​​Далекому Сході. Вчені також встановили, що зола з листя берези має бурий колір, якщо вона росла на залізорудному родовищі. Здатність деяких рослин і живих істот накопичувати хімічні елементи довкілляіноді разюча. Так біологи виявили у морського огірка "уміння" синтезувати звичайне залізо у вигляді круглих кульок не перевищує 0.002мм. Цей феномен – нове свідчення того, що живі організми здатні здійснювати процеси, для нормального перебігу яких потрібні великі температури та високий тиск. Це наводить вчених на думку про можливість існування біометалургії.

Залізо та його властивості

Залізо Fe – елемент побічної підгрупи VIII групи та 4-го періоду Періодичної системи Д.І. Менделєєва. Порядковий номер цього елемента - 26, а масове число дорівнює 56,847. Атоми заліза влаштовані трохи від атомів головних підгруп: він має 4 енергетичних рівня, але заповнюється вони останній, а передостанній, третій від ядра, рівень. На останньому рівні атоми заліза містять два електрони. На передостанньому рівні, який може вмістити 18 електронів, атом заліза має 14. Отже, розподіл електронів за рівнями в атомах заліза такий: 2е, 8е, 14е, 2е.

Цінним його властивістю є здатність легко окислюватися і відновлюватися, утворювати складні сполуки з біохімічними властивостями, що значно відрізняються. При хімічних взаємодіях атом заліза може дати як два електрони останнього рівня, а й електрон передостаннього. Таким чином, основними ступенями окиснення атома заліза можуть бути +2 та +3.

Якщо розглядати залізо як просту речовину, це сріблясто-білий блискучий метал з температурою плавлення 1539 °С. Дуже пластичний, тому легко обробляється, кусається, прокочується та штампується. Залізо має здатність намагнічуватися і розмагнічуватися, йому можна подарувати міцність і твердість методами термічного та механічного впливу, наприклад, за допомогою загартування та прокатки.

При хімічній взаємодії атом заліза утворюватиме два ряди сполук, оскільки він може виявляти два різні ступені окислення. Число електронів, яке атом заліза віддає при хімічних взаємодіях, залежить від окисної здатності речовин, що реагують з ним. Наприклад, у реакціях з галогенами залізо утворює галогеноїди, у яких воно має ступінь окиснення +3:

2Fe + 3CI2 = 2FeCI3

а з сіркою – сульфід заліза (II):

Розжарене залізо згоряє в кисні з утворенням залізної окалини:

3Fe + 2O2 = Fe3O4

За високої температури (700 - 900°С) залізо реагує з парами води:

3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2

Відповідно до положення заліза в електрохімічному ряду напруг воно може витісняти метали, що стоять правіше за нього, з водних розчинів їх солей, наприклад:

Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu

У розведеній соляній та сірчаній кислотах залізо розчиняється, тобто окислюється іонами водню:

Fe + 2HCI = FeCI2 + H2

Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2

Розчиняється залізо й у розведеної азотної кислоти, у своїй утворюються нітрат заліза (III), вода і продукт відновлення азотної кислоти – N2 ,NO чи NH3(NH4NO3) залежно від концентрації кислоти.

Сплави заліза

У природі чистого заліза немає. Воно входить до складу низки мінералів. До них відносяться магнітний залізняк (магнетит) Fe3O4, червоний залізняк (гематит) Fe2O3, бурий залізняк (лимоніт) 2Fe2O3*3H2O. Всі ці мінерали використовуються в чорній металургії для чавуну та сталі.

Чавун – це сплав на основі заліза, що містить від 2 до 4% вуглецю, а також марганець, кремній, фосфор, і сірку. Чавун Значно твердіший за залізо, але зазвичай він дуже крихкий, не кується, а при ударі розбивається. Розрізняють два види чавуну, до яких відносяться сірий та білий сплави.

Сірий чавун містить 1,7-4,3% вуглецю, 1,25-4,0% кремнію та до 1,5% марганцю. Це порівняно м'який матеріал, що піддається механічній обробці. Вуглець знаходиться в цьому сплаві у вільному стані та надає йому м'якості. Сірий чавун використовується для литих деталей.

Білий чавун містить 1,7-4,3% вуглецю, більше 4% марганцю, але дуже мало кремнію. Вуглець у цьому сплаві міститься в основному у вигляді цементиту – карбіду заліза Fe3Cl, який має твердість і крихкість. Білий чавун використовується для переробки сталі.

Сталь - метал на основі заліза, що містить менше 2% вуглецю. За хімічним складом сталі поділяють на вуглецеву та леговану.

Вуглецева сталь є сплавом заліза головним чином з вуглецем, але, на відміну від чавуну, вміст в ній вуглецю, а також марганцю, кремнію, фосфору і сірки набагато менше. Залежно кількості вуглецю стали поділяють на м'які, середні і тверді, причому, що більше сплаві вуглецю, тим вона твердіше. З м'якої та середньої твердості сталей роблять деталі машин, труби, болти, цвяхи, скріпки тощо, а з твердої – різні інструменти.

Легована сталь - це теж сплав заліза з вуглецем, тільки в нього введені ще спеціальні добавки, такі як хром, нікель, вольфрам, молібден, ванадій та ін. Добавки, що легують, надають сплаву особливі якості. Так хромонікелеві стали дуже пластичні, міцні, жаростійкі, кислототривкі, стійкі проти корозії. Такі сталі застосовуються у будівництві, а також для виготовлення нержавіючих предметів домашнього побуту (ножів, виделок, ложок), різноманітних медичних та інших інструментів. Хромомолібденові та хромованадієві стали дуже тверді, міцні та жаростійкі. Вони використовуються для виготовлення трубопроводів, компресорів, двигунів та багатьох інших деталей машин сучасної техніки. Хромовольфрамові сталі зберігають велику твердість при дуже високих температурах і є конструкційним матеріалом для швидкорізальних інструментів.

Чавун і сталь – міцніші матеріали, ніж саме залізо. Ці сплави – основа розвитку техніки та найважливіший матеріал мистецтва.

Існує ще одна природна сполука заліза – залізний, або сірчаний, колчедан (пірит) FeS2. Він не є залізною рудою для отримання металу, але застосовується для виробництва сірчаної кислоти.

З'єднання заліза

Як було зазначено вище, для заліза характерні дві низки сполук: сполуки заліза(II) і заліза(III).

Оксид заліза(II) FeO та відповідний йому гідроксид заліза(II) Fe(OH)2 отримують побічно, зокрема за наступним ланцюгом перетворень:

Fe → FeCI2 → Fe(OH)2 → FeO

Обидва сполуки мають яскраво виражені основні властивості.

Катіони заліза(II) Fe2+ легко окислюються киснем повітря або іншими окислювачами до катіонів заліза(III) Fe3+. Тому білий осад гідроксиду заліза(II) Fe(OH)2 на повітрі спочатку набуває зеленого забарвлення, а потім стає бурим, перетворюючись на гідроксид заліза(III) Fe(OH)3:

4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 = 4Fe(OH)3

Оксид заліза(III) Fe2O3 та відповідний йому гідроксид заліза(III) Fe(OH)3 також отримують побічно, наприклад, по ланцюжку:

Fe → FeCI3 → Fe(OH)3 → Fe2O3

Із солей заліза найбільше технічне значення мають сульфіди та хлориди.

Кристалогідрат сульфату заліза(II) FeSO*7H2O, відомий під назвою залізний купорос, застосовують для боротьби зі шкідниками рослин, для приготування мінеральних фарб та в інших цілях.

Хлорид заліза (III) FeCI3 використовують як протраву при фарбуванні тканин.

Сульфат заліза(III) Fe2(SO4)3*9H2O застосовується при очищенні води та інших цілях. Для розпізнавання сполук заліза(II) та (III) проводять якісні реакції на іони Fe2+ та Fe3+. Такою реакцією служить реакція солей заліза з'єднання K3(Fe(CN)6) , званим червоною кров'яною сіллю. У розчині вона дисоціює:

K3(Fe(CN)6) = 3K + + (Fe(CN)6) 3-

Реактивом на іони є інша комплексна сполука – жовта кров'яна сіль – K4(Fe(CN)6), яка в розчині дисоціює аналогічно:

K4(Fe(CN)6) = 4K + + (Fe(CN)6) 4-

Якщо до розчинів, що містять іони Fe 2+ або Fe 3+ , прилити відповідно розчини червоної кров'яної солі (реактив на Fe 2+) і жовтої кров'яної солі (реактив на Fe 3+), то в обох випадках випадає однаковий синій осад:

FeCI 2 + K 3 (Fe(CN) 6) 3+ 2+

→ KFe(Fe(CN) 6)↓ + KCI

FeCI 3 + K 4 (Fe(CN) 6)

Для виявлення іонів Fe 3= ще використовують взаємодію солей заліза(III) з роданідом калію KNCS або амонію NH 4 NCS. При цьому утворюється яскраво забарвлений іон FeNCS 2+, в результаті чого весь розчин набуває інтенсивно-червоного кольору:

Fe 3+ + NCS ↔ FeNCS 2+

Роль заліза в організмі людини та інших живих організмів дуже велика. Воно входить до складу гемоглобіну крові, який здійснює перенесення кисню від органів дихання до інших органів та біологічних тканин.

Вперше залізо в організмі людини вчені виявили у XIII столітті.

Біологічна роль заліза

Для нормального зростання та виконання біологічних функцій людині та тваринам крім вітамінів необхідний цілий ряд неорганічних елементів. Ці елементи можна поділити на два класи. Один із них – макроелементи, а інший – мікроелементи.

Макроелементи, до яких відносяться кальцій, магній, натрій, калій, фосфор, сірка та хлор, потрібні організму відносно великих кількостях (порядку декількох грамів на добу). Часто вони виконують більш ніж одну функцію.

Більш безпосереднє відношення до дії ферментів мають незалежні мікроелементи, добова потреба в яких не перевищує кількох міліграмів, тобто порівнянна з потребою у вітамінах.

Відомо, що в їжі тварин обов'язково повинно міститися близько 15 мікроелементів, більшість з яких виконує щонайменше одну з трьох можливих функцій. По-перше, незамінний мікроелемент сам по собі може мати каталітичну активність по відношенню до тієї чи іншої хімічної реакції, швидкість якої значно зростає в присутності ферментного білка. Це особливо характерно для іонів заліза та міді. По-друге, іон металу може утворювати комплекс одночасно з активним центром ферменту, внаслідок чого відбувається їхнє зближення та перехід в активну форму. І, по-третє, іон металу може грати роль потужного акцептора електронів на певній стадії.

Залізо відноситься до тих мікроелементів, біологічні функції яких вивчені найповніше. Значення заліза для людини важко переоцінити. Підтвердженням цьому може бути не лише велика його поширеність у природі, а й важлива роль у складних процесах, що відбуваються у живому організмі. Біологічна цінність заліза визначається багаторазовістю його функцій, незамінністю іншими металами у складних біохімічних процесах, активною участю у клітинному диханні, що забезпечує нормальне функціонування тканин та організму людини.

Дефіцит заліза в організмі людини

В історії медицини відомий такий сумний випадок. Один студент-хімік вирішив подарувати своїй коханій обручку, зроблену із заліза власної крові. Випускаючи іноді кров, він отримував з'єднання, з якого хімічним шляхом виділяв залізо. Хлопець загинув від недокрів'я. Він не зібрав потрібної кількості заліза виготовлення кільця. Бідолаха не знав, що загальний вміст заліза в крові дорослої людини становить у середньому 3-4 грами, чого вистачить хіба що на два чобітні гвоздики

При нестачі заліза в людини виникає його дефіцит. У загальному вигляді дефіцит заліза розвивається у разі порушення балансу між надходженням і втратами заліза з організму. Його виділення обмежене.

При нестачі заліза людина починає швидко втомлюватися, виникають головний біль, з'являється поганий настрій. Ще за старих часів були відомі рецепти різних «залізних» ліків. У 1783 році «Економічний журнал» писав: «У деяких випадках і саме залізо становить дуже хороші ліки, і застосовуються з користю найменші тирса, або просто, або обсахарені». У тій же статті рекомендуються й інші ліки: «залізний сніг», «залізна вода», «стальне вино» («виноградне кисле вино, як, наприклад, рейнвейн, наполягти із залізною тирсою»).

Загальний вміст заліза в їжі та його засвоєння, що залежить переважно від співвідношення продуктів тваринного та рослинного походження, речовин, що поступаються або гальмують всмоктування, визначає надходження заліза в організм. Потреби у залозі визначаються його витратами. Воно виділяється з кров'ю, клітинами шкіри, що відлущуються, і при неправильній роботі кишечника. Велику кількість заліза треба вживати вагітним жінкам та дітям у зв'язку з їх зростанням.

Отже, основними причинами дефіциту заліза можуть бути:

Різні за обсягом крововтрати, недостатнє надходження та засвоєння заліза з їжі, його підвищені витрати при заняттях фізичною культурою, інтенсивному зростанні та вагітності. Певну роль походження збіднення організму залізом можуть грати порушення травлення у зв'язку із захворюваннями шлунка і кишечника. Деякі інфекційно-запальні захворювання можуть призвести до перерозподілу заліза в організмі, але справжнього дефіциту в цих випадках немає. Те саме можна сказати і про пухлини різних організмів і систем.

Категорія	Вік (роки)	Вага, кг.)	Зростання (див.)	Fe (мг.)
Новонароджені
Діти
Чоловіки
Жінки
Вагітні	-	-	-	30-60
Шалені татусі	-	-	-	30-60

Загальна маса заліза у дорослого чоловіка становить близько 4,5 г, а в жінки близько 3-4 г. Основна маса (близько 75%) заліза, що становить 2,25-3 г, зосереджена у гемоглобіні. Поза гемоглобіном в еритроцитах міститься мізерна, не враховується кількість заліза, що входить до складу клітин. Крім того, при деяких станах виявляються гранули тривалентного заліза (Fe III), що дає при фарбуванні по Перльсу позитивну реакцію на берлінську блакитність.

При нормальному вмісті гемоглобіну, що становить 15%, у 100 мл крові міститься 3 г заліза. Решту його частини становить залізо м'язового гемоглобіну від 300 до 600 мг і залізо дихальних ферментів – лише близько 1 р. Залізо, що у органах, переважно печінки, становить близько 0.5 р.

Добова потреба дорослої людини в залозі визначається масштабами фізіологічних процесів кровотворення та кроворуйнування.

Роль харчування

Поширеність дефіциту заліза свідчить у тому, що кількість заліза, взятого організмом із їжі, часто недостатньо покриття потреби у ньому практично здорового населення. Однак досить важко встановити справжню роль дієт у різних районах земної кулі у походженні цієї патології.

Залізодефіцитні стани можуть розвиватися при тривалому вживанні харчування з недостатнім загальним вмістом заліза, незважаючи на нормальну калорійність, або з достатнім або високим вмістом, але переважанням продуктів рослинного походження, що містять гальмують засвоєння заліза речовини. Тривале вимушене застосування одноманітного за складом харчування при деяких внутрішніх захворюваннях або дотримання лікарняних дієт часом може сприяти збідненню організму.

Навіть за високого вмісту заліза в їжі його всмоктування в організм може бути незначним і не задовольняти його потреби в залозі. Залізо може всмоктуватись тільки у вигляді іонів Fe., його всмоктування та виведення протікають дуже повільно та залежать від багатьох складних факторів. Засвоюється лише незначна частина присутніх у харчових продуктах заліза. Більше того, здатність заліза засвоюватись сильно варіює для різних харчових продуктів. Найкраще залізо засвоюється з м'яса, значно гірше із зернових злаків. Молоко містить дуже мало заліза.

Продукт		Продукт	Кількість Fe (в мг на 100 г)
Квасоля	12.4	Яблука	2.2
Сіль кухонна	10.0	Хліб пшеничний	2.8-0.9
Печінка (яловича)	9.8	Рис	1.8
Горох	9.4	Морква	1.4-1.2
Крупа гречана	8.0	Помідори	1.4-0.5
Язик яловичий)	5.0	Картопля	0.9
Крупа вівсяна	3.9	Лимони	0.6
М'ясо (яловичина)	2.8-2.6	Сир	0.4
Шоколад	2.7	Вершкове масло	0.2
Житній хліб	2.6-2.0	Молоко коров'яче	0.1

Багаті на залізо і деякі мінеральні води. Історія розповідає про те, як було відкрито перше в Росії джерело залізистих вод. У 1714 році робітник Кончезерського мідеплавильного заводу в Карелії Іван Ребоєв, «хворів на серцевий біль, що ледве волочив ноги», побачив одного разу на залізистому болоті неподалік Ладозького озера джерело і став пити з нього воду. «Пив три дні до ряду і зцілився». Про це стало відомо Петру I, і незабаром за його вказівкою було оприлюднено «Оголошення Марціальних вод, на Олонці», названих так на честь Марса – бога війни та заліза. Цар разом із сім'єю не раз приїжджав у ці краї та пив цілющу воду.

У мешканців Північної Америки дефіцит заліза в організмі – один із найпоширеніших наслідків неправильного харчування. Особливо він характерний для дітей, дівчаток-підлітків та жінок дітородного віку.

Залізо необхідне синтезу залізопорфіринових білків гемоглобіну та інших складових крові. У крові воно переноситься у формі комплексу з плазмовим білком трансферрином, а тканинах воно накопичується у вигляді білкового комплексу, що містить гідроксид і фосфат заліза. Білки у великих кількостях містяться в печінці, селезінці та кістковому мозку. Залізо не виводиться із організму із сечею. Воно виділяється з жовчю та калом, а також при кровотечах. Через подвоєні або потроєні втрати під час менструацій жінкам необхідні більші кількості заліза, ніж чоловікам. У хліб та інші злакові продукти додають додаткову кількість заліза, проте це далеко не завжди є вирішенням проблеми недостатності заліза, що призводить до залізодефіцитної анемії, при якій кількість еритроцитів у крові залишається нормальною, а вміст гемоглобіну в них зменшується.

Обмін заліза в організмі людини

Механізмом, що регулює обмін заліза в організмі людини, є всмоктування заліза у шлунково-кишковому тракті. Виділення його з організму кишечником, зі шкірою, потім із сечею, що є пасивним процесом, лімітовано. В останні 30 років велика кількість досліджень у нашій країні та за кордоном присвячена вивченню різних етапів всмоктування заліза. Однак цей механізм і особлива роль слизової оболонки кишечника у регуляції запасів заліза та його перетворень невідомо.

При середньому надходженні з їжею 10-20 мг заліза на добу у здорової людини не більше 1-2 мг всмоктується з шлунково-кишкового тракту. Найбільш інтенсивно цей процес відбувається у дванадцятипалій кишці та початкових відділах худої кишки. Шлунок грає лише незначну роль у засвоєнні: з нього надходить в організм не більше 1-2% від загальної кількості вступника до шлунково-кишкового тракту. Співвідношення в їжі продуктів тваринного та рослинного походження, речовин, що підсилюють і гальмують засвоєння, стан епітелію шлунково-кишкового тракту – це впливає на величину засвоєння заліза.

Етапи обміну заліза в організмі

Процес засвоєння заліза складається з низки послідовних етапів:

1) початкове захоплення заліза щітковою облямівкою клітин слизової оболонки кишечника.

2) внутрішньоклітинний транспорт, утворення запасів заліза у клітині.

3) звільнення заліза із слизової оболонки кишечника у кров.

В експериментальних дослідженнях з'ясувалося, що клітини епітелію слизової оболонки кишківника надзвичайно швидко забирають залізо з його порожнини. А ультразвукові дослідження показали, що перший етап забезпечує достатню концентрацію заліза на поверхні слизової оболонки клітин для подальшого засвоєння організмом. При цьому залізо концентрується щітковою облямівкою, перетворення відбуваються на мембрані мікроворсинок.

Другий етап - це надходження заліза в багату на рибосоми цитоплазму і міжклітинний простір. І, нарешті, третій етап – перенесення заліза до кровоносних судин.

Комплекс трансферрин-залізо, що утворився в результаті захоплення заліза з клітини слизової оболонкою кишечника, надходить головним чином у кістковий мозок, невелика його частина – у запасний фонд, переважно в печінку, і ще менша кількість заліза забирається тканинами для утворення міоглобіну, деяких ферментів тканинного дихання та нестійких комплексів заліза з амінокислотами та білками.

Кістковий мозок, печінка та тонкий кишечник є трьома основними органами обміну заліза. Клітини кісткового мозку, як і клітини епітелію слизової оболонки кишечника, мають підвищену здатність захоплювати залізо з насиченого трансферину. Таким чином, ненасичений трансферрин краще пов'язує, а насичений – краще віддає залізо.

Основним джерелом плазмового заліза є його надходження із внутрішніх органів, таких як печінка, селезінка, кістковий мозок, де відбувається руйнування гемоглобіну еритроцитів. Невелика кількість заліза надходить у плазму із запасного фонду та при взятті його з їжі в шлунково-кишковому тракті. Переважним циклом в обміні заліза в організмі людини є утворення та руйнування гемоглобіну еритроцитів, що становить 25 мг на добу. Фермент сироватки крові, ймовірно, здійснює транспортування заліза до клітин печінки, проте його роль у загальному обміні заліза в організмі людини є мінімальною.

Обмін заліза між транспортним та тканинним його фондами вивчений недостатньо, оскільки шляхи та рухи заліза з тканин у плазму крові та навпаки вивчені мало. Розрахункові дані, однак, свідчать, що величина плазмово-тканинного обміну заліза становить приблизно 6 мг на добу.

Залізо, що знаходиться в організмі людини, можна розділити на 2 великі групи: клітинне та позаклітинне. З'єднання заліза в клітині відрізняються різною будовою і мають характерну тільки для них функціональну активність і біологічну роль для організму. До другої групи позаклітинних сполук заліза відносяться залізо-зв'язуючі білки, що містяться у позаклітинних рідинах.

Клітинне залізо

Гемоглобін, що міститься в еритроцитах, виконує важливу газотранспортну функцію – переносить кисень та вуглекислий газ. Еритроцит по відношенню до гемоглобіну грає роль системи, здатної регулювати загальну величину газотранспортної функції. У гемоглобіні одного здорового еритроциту міститься приблизно 0,34% заліза.

Міоглобін – дихальний білок серцевої та скелетної мускулатури. Основною функцією міоглобіну є транспортування кисню та регуляція його вмісту у м'язі для здійснення складних біохімічних процесів, що лежать в основі клітинного дихання. Він містить 0,34% заліза.

Деяким ферментам залізо необхідно лише реакцій переносу.

Існують так само запасні сполуки заліза, що знаходяться головним чином у печінці, селезінці та кістковому мозку. Приблизно одна третина резервного заліза організму людини переважно у вигляді білка потрапляє на частку печінки. Запаси заліза можуть бути при необхідності мобілізовані для потреб організму, і захищати його від токсичної дії заліза, що вільно циркулює.

Відомо, що клітини печінки беруть участь у створенні резервного заліза, причому більша частина його виявлена ​​у вигляді білка феритину, який в кінці життєдіяльності еритроцитів, звільняючись, осідає в печінці або повертається в плазму крові і захоплюється в клітинах печінки і м'язів, а також кістковому мозку.

Гемосидерин є другою запасною сполукою заліза в клітині і містить значно більше, ніж білок, на відміну від якого гемосидерин не розчинний у воді.

Не викликає сумнівів точно встановлений факт, що концентрація сироваткового феритину відбиває стан запасного фонду заліза в організмі людини. Хороша залежність відзначена між рівнем сироваткового білка і запасами заліза, що мобілізуються, в організмі, вивчених методом кількісних кровопускань, а також між білком і концентрацією заліза в клітинах печінки. Середня концентрація його у сироватці крові у чоловіків вища, ніж у жінок, з коливаннями від 12 до 300 мкг/л.

Позаклітинне залізо

У позаклітинних рідинах залізо перебуває у зв'язаному стані – як залізо - білкових комплексів. Концентрація його в плазмі широко варіює у здорової людини, становить 10,8 - 28,8 мкмоль/л, з досить великими добовими коливаннями, що досягають 7,2 мкмоль/л.

Загальний вміст заліза у всьому обсязі плазми, що циркулює, у дорослої людини становить 3 – 4 мг. Рівень заліза в плазмі залежить від низки факторів: взаємовідносини процесів руйнування та утворення еритроцитів, стану запасного фонду заліза в шлунково-кишковому тракті. Однак найважливішою причиною, що визначає рівень заліза, є взаємодія процесів синтезу та розпаду еритроцитів.

Залізо-зв'язуючий білок трансферрин, відкритий шведським ученим, міститься в невеликій кількості в плазмі. У плазмі здорової людини цей білок може перебувати у чотирьох різних формах, а синтезується переважно у клітинах печінки.

Функції трансферину в організмі становлять значний інтерес. Він не тільки переносить залізо в різні тканини і органи, але і «пізнає» клітини, що потребують залози. Білок віддає залізо їм лише тому випадку, якщо мають спеціальні рецептори, що зв'язують залізо. Таким чином, цей залізо-зв'язуючий білок трансферрин функціонує як транспортний засіб для заліза, обмін якого в організмі людини залежить як від загального надходження заліза в плазму крові, так і від кількості, захопленої різними тканинами, відповідно до кількості в них рецепторів для заліза. Крім того, трансферрин оберігає тканини організму від токсичної дії заліза, виконуючи цим ще й захисну функцію.

Цей білок здатний регулювати транспорт заліза з його запасів в епітелії клітин шлунково-кишкового тракту до плазми. Із плазми залізо захоплюється переважно кістковим мозком для синтезу гемоглобіну та еритроцитів, меншою мірою – клітинами однієї із систем та відкладається там у вигляді запасного заліза, деяка кількість якого використовується для утворення міоглобіну та ферментів тканинного дихання. Всі ці процеси є складними і до кінця не вивчені, але деякі етапи найважливішого процесу передачі заліза клітинам головного мозку можна уявити так:

1) знаходження трансферину рецепторними ділянками клітин.

2) утворення міцної сполуки між трансферином і клітиною, можливе проникнення білка в клітину.

3) перенесення заліза від залізо-зв'язуючого білка до синтезуючого гемоглобін – апарату клітини.

4) звільнення трансферину в кров.

Залізо-зв'язуючий білок лактоферин виявлений у багатьох біологічних рідинах: молоці, сльозах, жовчі, та ін. Подібно до трансферину, лактоферрин здатний пов'язувати 2 атоми заліза специфічними просторами. У фізіологічних умовах лактоферин насичений залізом до 20%, у мізерних кількостях він міститься у плазмі, звільняючись до неї з лейкоцитів.

Залізовмісні ферменти – це ще один важливий клас елементів, що беруть участь у перенесенні електронів у клітинах тварин, рослин та бактерій. Залізосерні ферменти не містять гемогруп, вони характеризуються тим, що в їх молекулах присутня рівна кількість атомів заліза і сірки, що знаходяться в особливій формі, що розщеплюється під дією кислот. До залізосерних ферментів відноситься, наприклад, речовина, що здійснює перенесення електронів від збудженого світлом хлорофілу на різноманітні точки електронів.

Діагностичне та лікувальне застосування заліза

Кров містить залізо, і вона визначає її колір. Вміст заліза в плазмі крові схильний до добових коливань - воно знижується в другій половині дня.

При таких захворюваннях, як анемія, цироз печінки, злоякісні новоутворення, багатьох видах жовтяниці, при таких станах, як вагітність, гострі та хронічні крововтрати та гострі. інфекційні захворюванняНайчастіше спостерігається зміни кількості заліза в організмі людини.

Обмін заліза багато в чому залежить від нормального функціонування печінки, тому визначення вмісту заліза у сироватці крові може бути використане як функціональна печінкова проба. При деяких видах ураження печінки порушується її функція накопичення заліза, тому що уражена або гине клітина віддає залізо в кров. У зв'язку з цим відбувається його накопичення у сироватці крові. Це дуже важливо враховувати, тому що при вірусних інфекціях вміст заліза у сироватці крові знижується.

На відміну від багатьох інших видів жовтяниці, механічна жовтяниця протікає при нормальному або дещо зниженому вмісті заліза у сироватці крові.

Діагностичне застосування заліза

Радіоактивне залізо застосовують у радіоізотопній діагностиці для вивчення обміну та всмоктування заліза, головним чином у вигляді цитрату та хлориду. Найширше застосування знаходять препарати мічені залізом. У клінічній практиці вони застосовуються рідко через тривалий період виведення з організму та його випромінювання.

У ряді випадків, наприклад, сканування головного мозку, краще використовувати короткоживучий ізотоп Fe, який створює значно меншу дозу опромінення організму. При визначенні засвоюваності заліза еритроцитами радіоактивне залізо вводять у кровотік. У наступні 15 - 20 днів з проміжками в 2-3 дні беруть проби крові, і шляхом зміни Fe активності еритроцитів визначають ступінь поглинання заліза еритроцитами.

Лікувальне застосування заліза

При анемічних станах лікувальне застосування заліза обумовлено його участю у процесі гемоглобіноутворення, що відбувається спеціальних клітинах кісткового мозку. Показання до застосування заліза залізодефіцитні анеміїрізного походження, що протікають зі зниженим вмістом заліза в крові та виснаженням тканинних резервів заліза, а також безсимптомного дефіциту заліза, що зустрічається у 20-30% практично здорових жінок. Призначення заліза показано і за інших станах недостатності заліза.

При призначенні препаратів внутрішньо слід враховувати анатомно-функціональний стан шлунково-кишкового тракту, особливості його верхніх відділів шлунка, дванадцятипалої кишки та початкового відділу худої кишки, що є найбільш активними ділянками всмоктування заліза. Після кровопускань, всмоктування заліза зростає та здійснюється протягом усього кишечника, включаючи сліпу кишку.

Лікувальне застосування заліза обумовлено необхідністю відновлення нормальної концентрацією як гемоглобіну, а й заліза в тканинах. Недостатнє лікування, внаслідок якого резерви тканинного заліза не поповнюються, сприяє збереженню дефіциту заліза та швидкому розвитку недокрів'я. Критеріями ефективності лікування препаратами заліза є:

1) підвищення колірного показника крові.

2) підвищення кількості еритроцитів

3) нормалізація величини концентрації сироваткового заліза.

4) зниження загальної залізозв'язувальної здатності сироватки крові.

5) підвищення насиченості трансферину залізом.

6) поповнення тканинних резервів заліза, обумовлених з допомогою проби.

Показником ефективності лікування препаратами заліза є також зворотний розвиток трофічних порушень епітелію та ендотелію, пов'язаних із дефіцитом заліза.

Si, а кандидатами Cd, Pb, Sn та Rb. Ю.І. Москальов відзначає, що в організмі людини містяться всі хімічні елементи Періодичної системи, біологічна роль багатьох з яких ще не вивчена, наприклад, Li, Cs, Sc, Al, Ba, B, Rb, Be, Ag, Ga, Ge, Hg, Pl , Bi, Ti, Sb, U, Te, Ra та багатьох інших. Однак відсутність такої інформації ще не означає їхньої біологічної інертності. Заміщаючи біологічно...

Розвитком розуміється комплекс морфофункційних показників, що визначають фізичну працездатність та рівень біологічного стану індивідууму в момент обстеження. Фізичний розвиток відбиває процеси зростання та розвитку організму на окремих етапах постнатального онтогенезу, коли відбуваються перетворення генотипічних потенцій на фенотипічні прояви. Генотип характеризує...

Градієнт концентрації іонів калію і натрію на межі клітин падає, а при настанні смерті вирівнюється мікроелементи. До них належить зазначений вище ряд 22 хімічних елементів, які обов'язково присутні в організмі людини. Зауважимо, що більшість їх метали, та якщо з металів основним є залізо. Залізо Незважаючи на те, що вміст заліза в людині масою...