Мінерали – залізо. Реферат: Геохімія заліза

Залізо є важливий для здоров'я людини мікроелемент, значення якого не можна переоцінити, тому що він входить до складу сімдесяти ферментів, що оберігають клітини організму. Даний метал є найважливішою біологічно активною речовиною, яка має здатність швидкого відновлення та окиснення.

Залізо бере участь у транспортуванні кисню у крові

Залізо в організмі людини відповідає за «виробництво» гемоглобіну крові, що нормалізує харчування тканин, систем та органів. Це зумовлено поліпшенням кровообігу, завдяки чому підтримується активність та здоров'я організму.

Підтримка імунної системи;
підвищення фізичної активності;
Зміцнення кісткових тканин;
Нормалізація кровообігу;
Підтримка роботи щитовидної залози;
Підтримка та відновлення ЦНС.

В організмі людини є дуже мало заліза, але, незважаючи на це без нього неможливі багато функцій. Основна роль мінералу – виробництво білих (лімфоцитів) та червоних (еритроцитів) кров'яних клітин. Лімфоцити відповідають за імунітет, а еритроцити забезпечують кров киснем.

В організм залізо надходить безпосередньо з їжею. У продуктах харчування тваринного походження цей мінерал міститься у легкозасвоюваній формі. Існують і рослинні продукти, багаті на залізо, але організм важче засвоює мікроелемент, що надходить з подібними джерелами.

Залізо надходить у травний тракт, де на нього впливає шлунковий сік, унаслідок чого відбувається його засвоювання. Всмоктування мікроелементу проводиться безпосередньо у дванадцятипалій кишці, а також у верхньому відділі тонкого кишечника. Саме таким шляхом залізо потрапляє в кров, де зв'язується з білком і разом із кровотоком переноситься у необхідні відділи організму.

В яких продуктах міститься залізо

У 100 г м'яса міститься 2-3 мг заліза

Аскорбінова кислота, сорбіт, фруктоза та янтарна кислота забезпечує краще всмоктування заліза в організм. Соєвий білок навпаки, пригнічує засвоєння цього мінералу, що говорить про необхідність виключення препарату з раціону при нестачі заліза в організмі. Чай і кава містять частинки, що негативно впливають на процес всмоктування мікроелемента, тому досвідчені дієтологи рекомендують після їди вживати соки, що сприятливо впливає на засвоювання заліза клітинами травної системи.

Тварини заліза

М'ясні продукти - телятина, яловичина, свинина, кролятина, індичка;
Субпродукти – печінка;
Морепродукти – молюски, равлики, устриці;
Риба - скумбрія, горбуша;
Яєчний жовток.

Рослинні джерела заліза

Злаки - цілісна вівсянка, гречка;
Бобові – червона квасоля;
Овочі – буряк, селера, цвітна капуста, помідори, гарбуз;
Фрукти – яблука, груші, абрикоси, виноград, інжир, персики;
Сухофрукти – курага, чорнослив, фініки, родзинки, груші, яблука;
Ягоди - ожина, чорниця, суниця;
Грецькі горіхи.

Добові норми заліза

Від загальної кількості заліза, що надходить в організм із продуктами харчування, засвоюється лише 10%. Це пов'язано з тим, різні продукти, містять цей мінерал засвоюються по-різному. З продуктами тваринного походження мікроелемент засвоюється набагато швидше та краще. Добова норма заліза встановлюється для кожної людини індивідуально, що залежить від її способу життя та віку.

Добова норма для дітей

Дитячий організм потребує 5-15 міліграм залежно від вікової групи, чим старша дитина, тим більше мінералу йому необхідно.

Добова норма для жінок

Жіночий організм при здоровому способі життя та повноцінному харчуванні потребує 20 мг заліза. У період вагітності та післяпологовий період, потреба в мінералі збільшується, і становить 30 міліграм на добу.

Добова норма для чоловіків

Чоловічому організму потрібно від 10 до 15 міліграм заліза. Необхідність у цьому мікроелементі підвищується при фізичних навантаженнях та зловживанні алкогольними напоями та курінням.

Нестача заліза в організмі

Нестача заліза в організмі людини виникає у таких випадках:

Період вагітності, зростання організму та лактації можуть також призвести до нестачі заліза. Дефіцит мінералу може розвинутись після перенесених інфекційних захворюваньа також при патологічних порушеннях кишкової флори

Відсутність у раціоні харчування м'ясних продуктів та переважання коренеплодів та картоплі призводить до виникнення серйозних проблем, пов'язаних з дефіцитом мікроелемента.

Наслідки дефіциту заліза

Розвиток м'язової слабкості та задишка;
Сухість шкірних покривів;
Передчасна поява зморшок;
Ломкість волосся та нігтів;
Погіршення пам'яті;
Надмірна дратівливість;
Сонливість;
Зниження можливості зосередження.

Люди, які страждають на брак заліза в організмі, відрізняються блідістю шкіри і схильністю до непритомних станів і частих запаморочень.

Надлишок заліза в організмі

Надлишок заліза в організмі також призводить до неприємних наслідків, оскільки цей мікроелемент має здатність накопичення у внутрішніх органах людини: серці, печінці, підшлунковій залозі. Подібне накопичення може призвести до пошкодження тканин внутрішніх органів, а також порушення їх фізіологічних функцій.

Відео з Інтернету

Причини передозування

Підвищена всмоктування заліза кишківником;
Деякі спадкові фактори;
Масивне переливання крові;
Неконтрольоване використання залізовмісних препаратів.

Препарати, що містять залізо

Препарати заліза – являють собою групу лікарських засобів, що містять солі та комплекси сполук мікроелемента, або його комбінації з іншими мінералами. В основному дані препарати використовують для профілактики та лікування залізодефіцитної анемії.

Лікарські препарати, що містять цей мінерал, повинні призначатися лікарем після проведення необхідних аналізів. Самостійний прийом заліза у вигляді лікарських засобів може завдати великої шкоди здоров'ю.

Правила прийому препаратів заліза

Запивати невеликою кількістю води;
Не приймати перорально з препаратами кальцію, тетрациклінами, левоміцетином, а також антацидами (альмагелем, фосфалюгелем тощо);
Не збільшувати дозування навіть після пропуску прийому.

Побічні ефекти від прийому препарату заліза виражаються у вигляді гіперемії шкіри, нудоти, зниження апетиту, появи запору або діареї, кишкових кольків та відрижки. У разі застосування препаратів слід припинити.

Особливої акуратності при прийомі лікарських засобів даного мінералу слід дотримуватися в дитячому віці, оскільки передозування заліза (300 міліграм на добу) може призвести до смерті.

В даний час найбільш популярні такі препарати заліза, які мають максимально точне дозування мінералу і мають мінімум побічних впливів на організм:

Конферон (Conferon) – угорське виробництво, випуском по 50 капсул, кожна з яких містить діоктилсульфосукцинат натрію – 35 мг та сульфат заліза (II) – по 250 мг (50 міліграм елементарного заліза). Натрій сприяє всмоктування в організм заліза та підвищує його терапевтичну ефективність. Призначається при залізодефіцитній анемії різної етіології.
Феракрил (Feracrylum) містить у складі неповну залізну сіль поліакрилових кислот. Випускається у вигляді склоподібних тендітних пластинок жовтого або темно-коричневого кольору. Важко розчиняється у воді. Використовується для утворення згустків із кров'яним білком. Застосовується як місцевий гемостатичний засіб.
Феррум лек (Ferrum Lek) – препарат заліза для внутрішньовенних та внутрішньом'язових ін'єкційюгославського виробництва. Розрахунок дозування лікарського засобуВиготовляється для кожного пацієнта індивідуально.
Гемостимулін (Haemostimulinum) – призначається для стимулювання кровотеч та лікування гіпохромних анемій різної етіології. Випускається у таблетованій формі. Містить лактат закисного заліза в кількості 0,246 г.

Початок заліза

Залізо - один із найпоширеніших елементів у Сонячній системі, особливо на планетах земної групи, зокрема, на Землі. Значна частина заліза планет земної групи перебуває у ядрах планет, зокрема Землі, де його зміст сягає 90%. Вміст заліза у земній корі становить від 4 до 5%, а мантії близько 12 %. З металів залізо поступається за поширеністю в корі лише алюмінію. При цьому в ядрі знаходиться близько 86% заліза, а в мантії 14%.

Вміст заліза значно підвищується у вивержених породах основного складу, де він пов'язаний з піроксеном, амфіболом, олівіном та біотитом. У промислових концентраціях залізо накопичується протягом багатьох екзогенних і ендогенних процесів, які у земної корі. У морській воді залізо міститься у дуже малих кількостях 0,002 – 0,02 мг/л. У річковій воді дещо вище – 2 мг/л.

Велику роль залізо грає у біосфері, оскільки атом заліза входить у складі гемоглобіну – білка червоних клітин крові у вищих організмів. Гемоглобін бере участь у доставці кисню до тканин та клітин.

Вважається, що залізо разом із нікелем, кобальтом і киснем (за іншою теорією – воднем) входить до складу земного ядра. Тиск у центрі Землі колосальний (близько 3 мільйонів атмосфер), і властивості цих елементів, у тому числі заліза повинні стати незвичайними. Вчені вважають, що при таких стисненнях водень стає металом, а електронна структура атомів заліза та інших металів (насамперед зовнішні електронні оболонки) може сильно змінюватися. Однак, хоча фантасти вже багато разів описали подорож до центру Землі, безпосередньо склад земного ядра ми не можемо вивчити: геохіміки судять про нього на основі непрямих даних.

Геохімічні властивості заліза

Найважливіша геохімічна особливість заліза – наявність у нього кількох ступенів окиснення. Залізо в нейтральній формі – металеве – складає ядро землі, можливо, присутнє в мантії і дуже рідко зустрічається в земній корі. Закисне залізо FeO - основна форма знаходження заліза в мантії та земній корі. Окисное залізо Fe2O3 притаманно найвищих, найбільш окислених, частин земної кори, зокрема, осадових порід.

По кристаллохимическим властивостями іон Fe2+ близький до іонів Mg2+ і Ca2+ - іншим основним елементам, що становить значну частину всіх земних порід. Через кристалохимического подібності залізо замінює магній і, частково, кальцій у багатьох силікатах. При цьому вміст заліза у мінералах змінного складу зазвичай збільшується із зменшенням температури.

Мінерали заліза

Відомо велика кількість руд та мінералів, що містять залізо. Рудаминазиваються природні мінерали, що містять залізо в таких кількостях і з'єднаннях, у яких промислове вилучення їх металу економічно доцільно. Зміст заліза у промислових рудах змінюється у межах – від 16 до 70%. Залежно від хімічного складу залізнякзастосовуються для виплавки чавуну в природному вигляді або якщо вони містять менше 50% Fe, після збагачення. Більшість залізних рудвикористовується для виплавки чавунів, сталей, а також феросплавів. У відносно невеликих кількостях вони використовуються як природні фарби (охри) і обтяжувачі бурових глинистих розчинів.

Найбільше практичне значення мають червоний залізняк (гематит, Fe2O3; містить до 70 % Fe), магнітний залізняк (магнетит, FeO.Fe2O3, Fe3O4; містить 72,4 % Fe), бурий залізняк або лимоніт (гетит та гідрогетит та гідрогетит, відповідно FeOOH і FeOOH · nH2O). Гетит і гідрогетит найчастіше зустрічаються в корі вивітрювання, утворюючи так звані «залізні капелюхи», потужність яких сягає кількох сотень метрів. Також вони можуть мати осадове походження, випадаючи з колоїдних розчинів в озерах або прибережних зонах морів. У цьому утворюються оолітові, чи бобові, залізні руди. Вони часто зустрічається вівіаніт Fe(3PO4)2·8H2O, має форму чорних подовжених кристалів і радіально-променистих агрегатів.

У природі також поширені сульфіди заліза - пірит FeS2 (сірчаний чи залізний колчедан) і пирротин. Вони не є залізною рудою – пірит використовують для отримання сірчаної кислоти, а пірротин часто містить нікель та кобальт.

Інші мінерали заліза, що часто зустрічаються:

· Сидерит – FeCO3 – містить приблизно 35 % заліза. Має жовтувато-білий (з сірим або коричневим відтінком у разі забруднення) кольором.

· Марказит – FeS2 – містить 46,6 % заліза. Зустрічається як жовтих, як латунь, біпірамідальних ромбічних кристалів.

· Леллінгіт – FeAs2 – містить 27,2 % заліза і зустрічається у вигляді сріблясто-білих біпірамідальних ромбічних кристалів.

· Міспікель – FeAsS – містить 34,3% заліза. Зустрічається як білих моноклинних призм.

· Мелантерит - FeSO4 · 7H2O - рідше зустрічається в природі і являє собою зелені (або сірі через домішки) моноклінні кристали, що володіють скляним блиском, крихкі.

· Вівіаніт - Fe3(PO4)2 · 8H2O - зустрічається у вигляді синьо-сірих або зелено-сірих моноклинних кристалів.

У земній корі містяться інші, менш поширені мінерали заліза, наприклад:

ільменіт - FeTiO3
магномагнетит - (Fe, Mg)
фіброферит - FeSO4(OH)·4,5H2O
ярозит - KFe3(SO4)2(OH)6
кокімбіт - Fe2(SO4)3·9H2O
рёмерит - Fe2+Fe3+2(SO4)4·14H2O
графтоніт - (Fe, Mn)3(PO4)2
скородить - Fe3+AsO4·2H2O
альмандит - Fe3Al23
андарадит - Ca3Fe23
гіперстен - (Fe, Mg)2
геденбергіт - (Ca, Fe)
егірін - (Na, Fe)
шамозит - e2+4Al(OH)6·nH2O
нонтроніт - (Fe3+, Al)2(OH)2·nH2O
штренгіт - FePO4·2H2O

Залізо- кування металу сріблясто-білого кольору з високою хімічною реакційною здатністю: залізо швидко корродує при високих температурах або при високій вологості на повітрі. У чистому кисні залізо горить, а в дрібнодисперсному стані самозаймається і на повітрі. Позначається символом Fe (лат. Ferrum). Один із найпоширеніших у земній корі металів (друге місце після ).

СТРУКТУРА

Для заліза встановлено кілька поліморфних модифікацій, з яких високотемпературна модифікація - γ-Fe (понад 906°) утворює грати гранецентрованого куба типу Сu (а 0 = 3,63), а низькотемпературна - α-Fe-решітку центрованого куба типу α-Fe ( a 0 = 2,86).
Залежно від температури нагрівання залізо може перебувати у трьох модифікаціях, що характеризуються різною будовою кристалічних ґрат:

В інтервалі температур від найнижчих до 910°С -а-ферит (альфа-ферит), що має будову кристалічних ґрат у вигляді центрованого куба;
В інтервалі температур від 910 до 1390°С - аустеніт, кристалічні грати якого має будову гранецентрованого куба;
В інтервалі температур від 1390 до 1535 ° С (температура плавлення) - д-ферит (дельта-ферит). Кристалічні грати д-фериту такі ж, як і а-фериту. Відмінність між ними лише в інших (для д-фериту великих) відстанях між атомами.

При охолодженні рідкого заліза первинні кристали (центри кристалізації) виникають одночасно в багатьох точках об'єму, що охолоджується. При подальшому охолодженні навколо кожного центру надбудовуються нові кристалічні осередки, доки вичерпаний весь запас рідкого металу.
В результаті виходить зерниста будова металу. Кожне зерно має кристалічну решітку з певним напрямом осей.
При подальшому охолодженні твердого заліза при переходах д-фериту в аустеніт та аустеніту в а-ферит можуть виникати нові центри кристалізації з відповідною зміною величини зерна

ВЛАСТИВОСТІ

У чистому вигляді за нормальних умов це тверда речовина. Воно має сріблясто-сірий колір і яскраво виражений металевий блиск. Механічні властивості заліза включають рівень твердості за шкалою Мооса. Вона дорівнює чотирьом (середня). Залізо має хорошу електропровідність і теплопровідність. Останню особливість можна відчути, торкнувшись залізного предмета в холодному приміщенні. Так як цей матеріал швидко проводить тепло, він за короткий проміжок часу забирає більшу його частину з вашої шкіри, тому ви відчуваєте холод.
Доторкнувшись, наприклад, до дерева, можна відзначити, що його теплопровідність набагато нижча. Фізичні властивості заліза - це його температури плавлення і кипіння. Перша складає 1539 градусів за шкалою Цельсія, друга – 2860 градусів за Цельсієм. Можна зробити висновок, що характерні властивості заліза – гарна пластичність та легкоплавкість. Але це ще далеко не все. також в Фізичні властивостізаліза входить та його феромагнітність. Що це таке? Залізо, магнітні властивості якого ми можемо спостерігати на практичних прикладах щодня, — єдиний метал, який має таку унікальну рису. Це тим, що цей матеріал здатний намагнічуватися під впливом магнітного поля. А після припинення дії останнього залізо, магнітні властивості якого щойно сформувалися, ще надовго залишається магнітом. Такий феномен можна пояснити тим, що в структурі даного металу є безліч вільних електронів, які здатні пересуватися.

ЗАПАСИ І ВИБУТОК

У земній корі залізо поширене досить широко - його частку припадає близько 4,1 % маси земної кори (4-е місце серед всіх елементів, 2-е серед металів). У мантії та земній корі залізо зосереджено головним чином у силікатах, при цьому його вміст значно в основних та ультраосновних породах, і мало – у кислих та середніх породах.
Відомо велика кількість руд та мінералів, що містять залізо.

Найбільше практичне значення мають червоний залізняк (гематит, Fe2O3; містить до 70 % Fe), магнітний залізняк (магнетит, FeFe 2 O 4 , Fe 3 O 4 ; містить 72,4 % Fe), бурий залізняк або лимоніт (гетит та гідрогетит, відповідно FeOOH та FeOOH·nH 2 O). Гетит і гідрогетит найчастіше зустрічаються в корах вивітрювання, утворюючи так звані «залізні капелюхи», потужність яких сягає кількох сотень метрів. Також вони можуть мати осадове походження, випадаючи з колоїдних розчинів в озерах або прибережних зонах морів. У цьому утворюються оолітові, чи бобові, залізні руди. Вони часто зустрічається вівіаніт Fe 3 (PO 4) 2 · 8H 2 O, що утворює чорні видовжені кристали і радіально-променисті агрегати.
Вміст заліза в морській воді - 1·10 −5 -1·10 −8 %
У промисловості залізо отримують із залізної руди, переважно з гематиту (Fe 2 O 3) і магнетиту (FeO·Fe 2 O 3).
Існують різні способи вилучення заліза із руд. Найбільш поширеним є доменний процес.
Перший етап виробництва – відновлення заліза вуглецем у доменній печі за температури 2000 °C. У доменній печі вуглець у вигляді коксу, залізна руда у вигляді агломерату або котунів і флюс (наприклад, вапняк) подаються зверху, а знизу їх зустрічає потік гарячого повітря, що нагнітається.
Окрім доменного процесу, поширений процес прямого одержання заліза. У цьому випадку попередньо подрібнену руду змішують з особливою глиною, формуючи котуни. Окатиші обпалюють і обробляють у шахтній печі гарячими продуктами конверсії метану, які містять водень. Водень легко відновлює залізо, при цьому не відбувається забруднення заліза такими домішками, як сірка та фосфор, які є звичайними домішками у вугіллі. Залізо виходить у твердому вигляді, і надалі переплавляється в електричних печах. Хімічно чисте залізо виходить електроліз розчинів його солей.

ПОХОДЖЕННЯ

Походження телуричне (земне) залізо рідко зустрічається в базальтових лавах (Уїфак, о. Диско, біля західного берега Гренландії, поблизу р. Касселя Німеччина). В обох пунктах з ним асоціюють пірротин (Fe 1-x S) та когеніт (Fe 3 C), що пояснюють як відновлення вуглецем (у тому числі і з порід, що вміщають), так і розпадом карбонільних комплексів типу Fe(CO) n . У мікроскопічних зернах воно неодноразово встановлювалося в змінених (серпентинізованих) ультраосновних породах також у парагенезі з пірротином, іноді з магнетитом, за рахунок яких воно і виникає при відновлювальних реакціях. Дуже рідко зустрічається в зоні окиснення рудних родовищ при утворенні болотних руд. Зареєстровані знахідки в осадових породах, що пов'язуються із відновленням сполук заліза воднем та вуглеводнями.
Майже чисте залізо знайдено у місячному грунті, що пов'язують як із падіннями метеоритів, і з магматическими процесами. Нарешті, два класи метеоритів — залізокам'яні та залізні містять природні сплави заліза як породотворний компонент.

ЗАСТОСУВАННЯ

Залізо - один із найбільш використовуваних металів, на нього припадає до 95% світового металургійного виробництва.
Залізо є основним компонентом сталей та чавунів – найважливіших конструкційних матеріалів.
Залізо може входити до складу сплавів на основі інших металів – наприклад, нікелевих.
Магнітний окис заліза (магнетит) - важливий матеріал у виробництві пристроїв довготривалої комп'ютерної пам'яті: жорстких дисків, дискет тощо.
Ультрадисперсний порошок магнетиту використовується в багатьох чорно-білих лазерних принтерах у суміші з полімерними гранулами як тонер. Тут одночасно використовується чорний колір магнетиту та його здатність прилипати до намагніченого валика перенесення.
Унікальні феромагнітні властивості ряду сплавів на основі заліза сприяють їх широкому застосуванню в електротехніці для магнітопроводів трансформаторів та електродвигунів.
Хлорид заліза (III) (хлорне залізо) використовується в радіоаматорській практиці для травлення друкованих плат.
Семиводний сульфат заліза (залізний купорос) у суміші з мідним купоросом використовується для боротьби зі шкідливими грибками у садівництві та будівництві.
Залізо застосовується як анод в залізо-нікелевих акумуляторах, залізо-повітряних акумуляторах.
Водні розчини хлоридів двовалентного та тривалентного заліза, а також його сульфатів використовуються як коагулянти в процесах очищення природних та стічних вод на водопідготовці промислових підприємств.

Залізо (англ. Iron) - Fe

КЛАСИФІКАЦІЯ

Strunz (8-е видання)	1/A.07-10
Nickel-Strunz (десяте видання)	1.AE.05
Dana (7-е видання)	1.1.17.1
Hey's CIM Ref	1.57

Залізо належить до групи самородних елементів. Самородне залізо є мінералом, що має земне та космогенне походження. Зміст нікелю на 3 відсотки вищий у земному залозі, порівняно з космогенним. Також містяться домішки магнію, кобальту та інших мікроелементів. Самородне залізо має світло-сірий колір із металевим блиском, включення кристалів рідкісні. Це досить рідкісний мінерал, що має твердість у 4-5 од. і щільністю 7000-7800 кг на метр кубічний. Археологи довели, що самородне залізо використовувалося давніми людьми задовго до того, як з'явилися навички з виплавки залізного металу з руди.

Даний метал у своєму первісному вигляді має сріблясто-білий відтінок, поверхня стрімко покривається іржею при високій вологості або у воді, багатій киснем. Дана порода відрізняється гарною пластичністю, плавиться при температурі в 1530 градусів за Цельсієм, з нього легко можна кувати вироби і проводити прокатку. Метал має хорошу електро-і теплопровідність, додатково його відрізняють від інших порід магнітні властивості.

При взаємодії з киснем поверхня металу покривається плівкою, що утворюється, яка захищає його від корозійного впливу. А при утриманні в повітрі вологи залізо окислюється, і його поверхні утворюється іржа. У деяких кислотах залізо розчиняється і відбувається виділення водню.

Історія появи заліза

Залізо вплинуло на розвиток людського суспільства і продовжує цінуватися сьогодні. Його використовують у багатьох виробництвах. Залізо допомогло первісній людині освоїти нові засоби полювання, призвело до розвитку сільського господарства завдяки новим знаряддям. Залізо в чистому вигляді в ті часи було частиною метеоритів, що впали. До сьогодні ходять легенди про неземне походження даного матеріалу. Металургія бере свій початок у середині другого тисячоліття до н. На той час у Єгипті освоїли отримання металу із залізної руди.

Де видобувають залізо?

У чистому вигляді залізо міститься у небесних тілах. Метал був виявлений у місячному ґрунті. Зараз залізо видобувають із руди гірських порід, і Росія займає лідируючу позицію з видобутку цього металу. Багаті поклади залізняку розташовані в європейській частині, в Західному Сибіру та на Уралі.

Області застосування

Залізо необхідне для виробництва сталі, що має широкий діапазон застосування. Майже в кожному виробництві вживається даний матеріал. Широко застосовується залізо у побуті, його можна зустріти у вигляді кованих виробів та чавуну. Залізо дозволяє надавати виробу різну форму, тому його використовують при куванні та створенні альтанок, огорож та інших виробів.

Користуються залізом всі господині на кухні, адже вироби із чавуну, це не що інше як сплав заліза та вуглецю. Посуд із чавуну рівномірно нагрівається, довго зберігає температуру і служить не один десяток років. До складу практично всіх столових приладів входить залізо, а з нержавіючої сталі виготовляють посуд і різне кухонне приладдя та такі необхідні предмети, як лопати, вила, сокири та інші корисні пристосування. Широко використовується цей метал і у ювелірній справі.

Хімічний склад

Телуричне залізо містить домішки нікелю (Ni) 0,6-2%, кобальту (Со) до 0,3%, міді (Сu) до 0,4%, платини (Pt) до 0,1%, вуглецю; у метеоритному залозі нікель становить від 2 до 12%, кобальт-близько 0,5%, є також домішки фосфору, сірки, вуглецю.

Поведінка в кислотах: розчиняється в НNО3.
У природі існує кілька модифікацій заліза – низькотемпературна має ОЦК осередок (Im3m), високотемпературна (при температурах > 1179K) ГЦК осередок (Fm(-3)m). У великих кількостях міститься у метеоритах. У залізних метеоритах при травленні або нагріванні виявляються видманштеттенові фігури.
Походження: телуричне (земне) залізо рідко зустрічається в базальтових лавах (Уїфак, о. Диско, біля західного берега Гренландії поблизу г. Касселя Німеччина). В обох пунктах з ним асоціюють пірротин (Fe1-xS) і когеніт (Fe3C), що пояснюють як відновлення вуглецем (в т.ч. і з порід, що вміщають), так і розпадом карбонільних комплексів типу Fe(CO)n. У мікроскопічних зернах воно неодноразово встановлювалося в змінених (серпентинізованих) ультраосновних породах також у парагенезі з пірротином, іноді з магнетитом, за рахунок яких воно і виникає при відновлювальних реакціях. Дуже рідко зустрічається в зоні окиснення рудних родовищ при утворенні болотних руд. Зареєстровані знахідки в осадових породах, що пов'язуються із відновленням сполук заліза воднем та вуглеводнями.
Майже чисте залізо знайдено у місячному грунті, що пов'язують як із падіннями метеоритів, і з магматическими процесами. Нарешті, два класи метеоритів - залізокам'яні та залізні містять природні сплави заліза як породотворний компонент.

Сімейство самородного заліза (за Годовиковим)
Група самородного заліза
< 2,9, редко до 6,4 ат. % Ni - феррит
< ~ 6,4 ат. % Ni - камасит

Група самородного нікелю
> 24 ат. % Ni - теніт
62,5 - 92 ат. % Ni - аваруїт Ni3Fe
(Ni, Fe) - Самородний нікель

Залізо (англ. Iron, франц. Fer, нім. Eisen) - один із семи металів давнини. Цілком ймовірно, що людина познайомилася з залізом метеоритного походження раніше, ніж з іншими металами. Метеоритне залізо зазвичай легко відрізнити від земного, тому що в ньому майже завжди міститься від 5 до 30% нікелю, найчастіше – 7-8%. З найдавніших часів залізо отримували із руд, що залягають майже повсюдно. Найбільш поширені руди гематиту (Fe 2 O 3 ), бурого залізняку (2Fe 2 O 3 , ЗН 2 О) та його різновидів (болотна руда, сидерит, або шпатове залізо FeCO3,), магнетиту (Fe 3 0 4) та деякі інші . Всі ці руди при нагріванні з вугіллям легко відновлюються при порівняно низькій температурі починаючи з 500 o З. Одержуваний метал мав вигляд в'язкої губчастої маси, яку потім обробляли при 700-800 o З повторним проковуванням.

У давнину та в середні віки сім відомих тоді металів зіставляли із сімома планетами, що символізувало зв'язок між металами та небесними тілами та небесне походженняметалів. Таке зіставлення стало звичайним понад 2000 років тому і постійно зустрічається в літературі аж до ХІХ ст. У ІІ. н. е. залізо зіставлялося з Меркурієм і називалося меркурієм, але пізніше його стали зіставляти з Марсом і називати марс (Mars), що, зокрема, підкреслювало зовнішню схожість червоного забарвлення Марса з червоними залізними рудами.

Властивості мінералу

Походження назви:Позначення хімічного елемента – від латинського ferrum, Iron – від староанглійського слова, яке означало цей метал
Місце відкриття: Qeqertarsuaq Island (Disko Island), Qaasuitsup, Greenland
Рік відкриття:відомий з давніх часів
Термічні властивості:П. тр. Точка плавлення (чистого заліза) 1528 ° С
IMA статус:дійсний, описаний вперше до 1959 (до IMA)
Типові домішки: Ni,C,Co,P,Cu,S
Strunz (8-е видання): 1/A.07-10
Hey's CIM Ref.: 1.57
Dana (7-е видання): 1.1.17.1
Молекулярна вага: 55.85
Параметри комірки: a = 2.8664Å
Кількість формульних одиниць (Z): 2
Об'єм елементарного осередку: V 23.55 Å³
Двійникування:по (111)
Точкова група: m3m (4/m 3 2/m) - Hexoctahedral
Просторова група: Im3m (I4/m 3 2/m)
Окремість:по (112)
Щільність (розрахункова): 7.874
Щільність (виміряна): 7.3 - 7.87
Тип:ізотропний
Колір у відбитому світлі:білий
Форма виділення:Форма кристалічних виділень: щільні зерна з неправильними звивистими контурами, плівки, дендрити, рідко самородки.
Класи з систематики СРСР:Метали
Класи з IMA:Самородні елементи
Хімічна формула: Fe
Сингонія:кубічна
Колір:Стально-сірий, сіро-чорний, на полірованій поверхні білий
Колір риси:Сіро-чорний
Блиск:металевий
Прозорість:непрозорий
Спайність:недосконала (001)
Злам:гачкуватий занозистий
Твердість: 4 5
Мікротвердість: VHN100 = 160
Ковкість:Так
Магнітність:Так
Література:Зарицький П.В., Довгополов С.Д., Самойлович Л.Г. Склад та генезис рудопроявлення самородного заліза м. Озерної в басейні р. Курейки. - Вісник Харківського ун-ту, 1986 №283 (Середній Сибір) Мельцер М.А. та ін Самородне залізо в золотоносних жилах Аллах-Юнського району та деякі питання їх генези. - Нові дані з геології Якутії. Я., 1975, с. 74-78

Фото мінералу

Статті на тему

Залізо - один із семи металів давнини.
Цілком імовірно, що людина познайомилася з залізом метеоритного походження раніше, ніж з іншими металами

Родовища мінералу Залізо

Красноярський край
Росія
Кугда, Хатанга, Таймир.

Більш-менш загальновідомо, що матеріал, в побуті званий залізом, навіть у найпростішому випадку є сплавом власне заліза, як хімічного елемента, з вуглецем. При концентрації вуглецю менше 0,3% виходить м'який пластичний тугоплавкий метал, за яким закріплюється назва його основного інгредієнта - заліза. Уявлення про те залозі, з яким мали справу наші предки, зараз можна отримати, дослідивши механічні властивості цвяха.

При концентрації вуглецю більше 0,3%, але менше 2,14% метал називається сталлю. У первозданному вигляді сталь схожа за своїми властивостями на залізо, але, на відміну від нього, піддається загартування - при різкому охолодженні сталь набуває великої твердості - чудова гідність, однак, майже зовсім зводиться нанівець сприятливою в процесі того ж загартування крихкістю.

Зрештою, при концентрації вуглецю понад 2,14 % ми отримуємо чавун. Тендітний, легкоплавкий, добре придатний для лиття, але не піддається обробці куванням, метал.

Однією з визначальних умов початку виробництва металу є знання про мінерали, даний метал, що містять. Ці мінерали повинні бути помітні, звертати на себе увагу як своєрідним зовнішнім виглядом, так і деякими специфічними властивостями, які древня людина могла використовувати, у тому числі і в архаїчних термічних процесах. Всі мінерали заліза, які докладно розглядаються нижче, подібними зовнішніми даними та властивостями мають повною мірою.

Історія первісного людського суспільства була нерозривно пов'язана з каменем та виробами з нього. Найпримітивніші з цих виробів являли собою звичайну річкову гальку, оббиту з одного краю. Вік найдавніших кам'яних знарядь датується періодом близько 2,5 млн. років.

Спочатку наші пращури використовували будь-яку гальку. Однак, освоюючи нові території, вони стали виявляти інтерес до найрізноманітніших гірських порід. Важко сказати, коли первісна людина навчилася їх розрізняти, але те, що її улюбленим каменем протягом усього антропогену став кремінь, відомо достовірно. Ця пристрасть обумовлена дивовижними властивостями кременю – його здатністю при спрямованих ударах не розколюватися на шматки, а давати тонкі відщепи та пластини з гострими краями. Оббив камінь з різних боків, стародавня людина отримувала ручне рубало і безліч гострих відщепів. І те, й інше знаходило застосування: рубила використовувалися для обробки дерева, відщепи – для різання м'яса.

Пройшло чимало часу, перш ніж людина навчилася відокремлювати від крем'яного каміння пластини. Це потребувало розвитку певних навичок обробки каменю. Розщеплюючи камінь, стародавній майстер отримував одну або кілька пластин – чудовий матеріал для виготовлення наконечників копій, скребків та інструментів. Саме в кремні була вперше знайдена та втілена форма таких відомих знарядь, як сокира, серп, ніж, молоток.

Високі споживчі властивості мали також яшма - міцна і дуже тверда порода, обсидіан і нефрит. Однак це каміння зустрічалося і зустрічається в природі значно рідше, ніж кремінь.

2.2.1 Гетит (α-Fe) (гідрогетит, лимоніт, бурий залізняк)

Цей мінерал отримав свою назву на честь І. В. Ґете – геніального поета, а, крім того, видатного натураліста та знавця мінералів. Напевно, саме він у всьому різноманітті його проявів і став першою рудою, з якої люди навчилися витягувати залізо.

Малюнок 10 – Гетіт

На земній поверхні залізо у двовалентній формі повільно вилуговується з гірських порід ґрунтовими та річковими водами, що містять рослинні гумусові кислоти. На луках та інших відкритих місцях, у насиченій киснем воді озер воно окислюється до тривалентного і тримає в облозі у вигляді нерозчинного гетиту, утворюючи «озерні», «лугові» і «дернові» руди. Звідси походить ще одна назва гетиту - лимоніт - від грецького слова "леймон", що означає "мокрий луг" або "болото" (малюнки 11,12).

Строго кажучи, це не мінерал, а суміш різних мінералів – гідроксидів заліза, з яких головним і є гетит. По суті лимоніт – «природна іржа», звідки (за характерний іржаво-бурий колір) походить інша назва «бурий залізняк». Саме в болотах, озерах і на морському мілководді виникають незвичайні на вигляд лимонітові руди (рисунок 13). Лимонит таких руд нагадує боби чи дрібні пташині яйця. Тому широкого поширення набули такі назви лимонита, як «бобова руда» чи «гороховий камінь». Також гетит зустрічається у вигляді брудної руки пухкої охри, у вигляді лаково чорних гронок і бруньок, і каскадів бурульок, і ніжно оксамитових покривів і подушечок у тріщинах і печерах, і у вигляді блискучих віялів і алмазно-чорних, або рудих голок і аметиста – це гідроксиди заліза, тобто, усе це гетит чи гидрогетит. Крім того, гетит поширений у вигляді «скляної голови» – гарних сферолітових кірок із лаково-чорною поверхнею.

Малюнок 11- Видобуток «озерних» руд Малюнок 12 – Видобуток «лугових»

Малюнок 13 – Болотяна руда

2.2.2 Гематит (Fe 2 O 3)

Гематит - мінерал з гарною формою, блискучими гранями, кольором від сталевого до залізно-чорного, з особливим червонуватим відтінком, який чітко виділяє гематит серед схожих на нього мінералів (рис. 14). Сучасна назва цього мінералу вперше зустрічається у Теофраста (натураліста і філософа, який жив у 372–287 рр. до н.е. і написав трактат «Про камені»). Воно походить від грецького слова "гема" - кров, що пов'язано з вишневим або сургучно-червоним кольором порошку мінералу, як і синоніми гематиту - "кровавик", "червоний залізняк". Ще один старовинний синонім гематиту - "залізний блиск". Кристали гематиту мають високу твердість і щільність, сильний напівметалевий блиск, вишнево-червоний колір. Особливі блискучі кристали таблитчатой форми раніше називали "спекуляритом", а тонкопластинчасті, іноді зібрані в паралельні пакети, - "залізною слюдкою".

Малюнок 14 - Гематит

Дуже поширені сферолітові кори гематиту; за старих часів німецькі гірники називали їх «скляна голова». Незрівнянно рідше зустрічається інша форма розщеплення кристалів гематиту – «залізна троянда», де пластинчасті кристали розташовуються на кшталт карт у розгорнутій колоді. Цінуються «залізні троянди» нарівні з найдорожчими мінералами.

Гематит зустрічається також у щільних масах, у своєрідних порошкових виділеннях («залізна сметана»), а найбільше – у вигляді зернистих вкраплень у різних породах. У значних кількостях виділяється при вулканічних процесах. Відомий факт, коли у 1817 р. при виверженні Везувію всього за 10 діб утворилася метрова товща гематиту. Щільний гематит - чудовий мінерал для вирізування різних фігурок.

Саме від гематиту походи слово «гема», що означає різьблений камінь. У Стародавньому Єгипті та Вавилоні різьблений гематит широко використовувався як прикраси, у Стародавній Греції різьблені камені на свій лад виконували функції замків і ключів. Все те, що ми звикли замикати, греки запечатували особистою печаткою. Для виготовлення таких печаток із поглибленим зображенням використовувалися найчастіше гематит та халцедон.

Іншою сферою застосування гематиту була медицина. Знаменитий медик античності Діоскур називав гематит серед п'яти головних каменів для лікування (з бурштином, лазуритом, нефритом і малахітом). Гематиту приписувалася здатність загоювати рани, що кровоточать, лікувати хвороби сечового міхура і венеричні захворювання.

Тонкий порошок гематиту «крокус» у давнину використовувався для полірування золотих та срібних виробів. Слід зазначити, що абразивні властивості мінералу, на відміну медичних, не втратили свого значення і по сьогодні.

Вважається, що першим призначенням гематиту стало його застосування як мінеральної фарби. Найдавніша знахідка гематитових фарб у людських похованнях датується приблизно 40 тис. років до н.

Червона гематитова фарба – мумія – була обов'язковим компонентом муміфікування у стародавніх єгиптян (звідки і походить її назва). Амулети з гематиту в певному порядку укладалися між бинтами мумій фараонів. Аж до Середньовіччя єдиною жовтою фарбою була охра. Вона виготовлялася шляхом змішування гематиту з крейдою. Пізніше фарбу жовтого кольору стали виготовляти із суміші оксиду свинцю із суриком.

Нарешті, дивовижні кристали кривавика («каміння скорпіону») знаходили особливе застосування у Середньовічній магії. Тільки за наявності на пальці персня з кривавиком середньовічний маг міг зухвало викликати до спілкування духів померлих.

2.2.3 Сидерит (FeCO 3)

Ще одним претендентом на звання першого рудного мінералу заліза в історії людства є сидерит. Його природні прояви є, мабуть, найменш ефективними серед інших залізняку. Вони представляють, як правило, нирки, конкреції або оолітові (кулясті) текстури численних коричнево-жовтих відтінків (рисунок 15).

Малюнок 15 – Сидерит

Назва мінералу походить від грецького слова «сидерос» – залізо (яке, своєю чергою позначає також зірку, тобто. залізо це зоряний метал – метал, що з неба). Існує й інша версія походження слова «сидерос», що набула поширення в останні десятиліття. Відповідно до цієї версії грецьке «сидерос» має кавказьке походження від кореня «сидо», що означає «червоний». Важливою обставиною, що підтверджує цю версію, є загальновизнаний факт, який говорить про те, що батьківщиною рудного заліза є Мала Азія, звідки у вигляді легендарного народу ковалів – халіберів, про залізі дізналися і давні греки. Звідси ж походить ще одна назва мінералу – халібіт. Інші найпоширеніші назви: гіріт, флінц, залізний шпат, біла руда. Особливо велике значення сидеритових руд зіграли у розвитку металургії заліза раннього середньовіччя, коли головним центром його виробництва став Альпійський регіон. Саме в Альпах знаходяться відомі родовища сидериту: Нейдорф та Еруберг, а також знаменита «гора» – Айзенерц.

2.2.4 Пірит та марказит (FeS 2)

Назва «піріт» походить від грецького слова «пірос» – вогонь, вогнеподібний.

Удар по ньому породжує іскри, тому в давнину шматочки піриту служили ідеальним кресалом. Своє друге ім'я «колчедан» мінерал отримав у XVI ст. – воно було присвоєне піриту видатним німецьким ученим Агріколою (Георгом Бауером) і також має грецьке коріння, оскільки походить від назви грецького півострова Халкідікі, багатого на різні руди. Згодом назва «колчедани» поширилася і на весь клас сульфідів, подібних до піриту, а власне пірит стали називати залізним або сірчаним колчеданом.

Жовтий колір піриту іноді маскується бурою або строкатою втечею, т.к. він часто містить домішки миш'яку, кобальту, нікелю, рідше – міді, золота, срібла. Найхарактернішим у вигляді мінералу є форма його кристалів – найчастіше це куб (рисунок 16). Найбільший з відомих кристалів піриту, розміром 50 см по ребру, був знайдений поблизу міста Ксанті в Північно-Східній Греції. У Стародавній Індії кристали піриту виконували роль амулету, який захищав від крокодилів.

Малюнок 16 – Пірит

У природі пірит широко поширений і дуже помітний. Він буквально впадає у вічі золотистим кольором, яскравим блиском майже завжди чистих граней, чіткими кристалічними формами. З цих причин пірит відомий з давніх-давен. Кольором і блиском він нагадує латунь, і навіть золото, за що заслужив колись поблажливе прізвисько «кішки золото». Ще яскравіше блищить полірований пірит. З полірованого піриту робили дзеркала давні інки. Найдавнішими відомими родовищами піриту є Ріо-Тінто та Новохун (Іспанські Піренеї), Ріо-Маріна (о.Ельба), Уральські гори.

Дивовижною властивістю піриту є заміщення його кристалами у відновлювальній обстановці органічних останків. При цьому утворюються ефектні скам'янілості: піритизовані раковини, шматки деревини і навіть цілі фрагменти стовбурів та інших частин рослин та ін. повністю заміщено піритом лише за 60 років. У цьому повністю зберігся зовнішній вигляд людини. Можливо, звідси й походить знаменита легенда про «кам'яного гостя», відома у багатьох народів світу.

Марказит має той самий хімічний склад, Як і пірит, але іншу кристалічну структуру і зустрічається набагато рідше піриту. В античні часи пірит і марказит ототожнювали. Німецькі гірники пізнього Середньовіччя, називаючи обидва ці мінерали сірчаними колчеданами, все ж таки виділяли марказит у особливий різновид «списоподібний», «променистий», «гребінчастий» колчедан.

Лише 1814 р. встановили, що марказит – особливий мінерал, а 1845г. було складено його перший науковий опис та закріпилася назва «марказит». Стародавнє арабське «марказит» спочатку означало також пірит, сурму та вісмут. Ювеліри досі називають пірит "марказитом".

2.2.5 Магнетит (Fe 3 O 4)

Магнетит дуже важкий мінерал, що має напівметалевий «тьмяний» блиск, залізно-чорний колір, з синьою або райдужною втечею. Для магнетиту характерні чорно-сірі кристали (рис. 17). За однією з легенд магнетит назвали на честь грецького пастуха Магнеса. Магнес пас своє стадо на одному з малопримітних плоскогір'їв у Фессалії і раптом його палиця із залізним наконечником і його підбиті цвяхами сандалії притягла до себе гора складена суцільним сірим каменем. Саме магнітність є рідкісною серед мінералів характерною властивістю магнетиту.

Малюнок 17 – Магнетит

Про магнетит писали багато вчених і поетів стародавнього світу та Середньовіччя: Аристотель присвятив йому спеціальний твір («Про магніт»), Лукрецій і Клавдіан описували у віршах, у казках «Тисяча і одна ніч» розповідається про магнітну гору серед моря, сила тяжіння якої була така велика, що висмикувала цвяхи з кораблів, які тут же руйнувалися і тонули.

Проте реальне застосування магніту, мабуть, вперше було знайдено у Китаї, де у ІІ. до н.е. було винайдено компас. Найдавніші з відомих компасів у країнах Сходу мали вигляд маленького візка, на якому сидів залізний чоловічок і вказував протягнутою рукою на південь.

Таким чином, задовго до відкриття металів, мінерали заліза привертали до себе увагу людини і широко використовувалися. Тому можна з упевненістю стверджувати, що «випадкове» відкриття способу виплавки заліза із руди було добре підготовлене усією попередньою історією розвитку цивілізації.