Темір дегеніміз не, ол қайдан келеді және қалай өндіріледі? Бұл пайдалы металдың көптеген қолданбалары бар. Химиялық элемент әлемдік өнеркәсіпте маңызды рөл атқарады, ал табиғаттағы темір айналымы планета өмірінде маңызды.
Темір дегеніміз не?
Темір - әсіресе оттегімен әрекеттескен кезде, химиялық реактивтілігі жоғары металл элемент. Бұл жердегі және ғарыштағы ең көп таралған элементтердің бірі. Темір атомдарының ядроларында 26 протон бар. Химиялық таңба – Fe (ferum) оның латынша ferum атауынан шыққан. Таза түрінде бұл қоспалармен нығайтылатын жұмсақ және сынғыш металл. Көміртекпен қосылса, бүгінде өндірілетін темір рудасының 98%-дан астамын пайдаланатын болат өндіріледі.
Әлемдегі барлық темір атомдары синтездің соңғы кезеңдерінде жұлдыздардың өзектерінде пайда болды, содан кейін жұлдыздық жарылыстар кезінде ғарышқа жіберілді. Бұл төртінші үлкенжер қыртысындағы кремний, оттегі және алюминийден кейінгі элемент. Темір дегеніміз не? Бұл біздің планетамызды құрайтын ең көп таралған элемент, бірақ оның массасы бойынша оның көп бөлігі жер бетінен әлдеқайда төмен - Жердің ядросында орналасқан. Ол жер қыртысы мен мантияның барлық дерлік тау жыныстарында жүздеген түрлі минералдардың химиялық құрамдас бөлігі ретінде кездеседі.
Темір кені
Бұл металл өзінің таза түрінде сирек кездеседі. Кейбір метеориттерде элементтік темір бар. Бұл элемент оттегімен және сумен химиялық әрекеттесіп, құрамында темірі бар минералдар түзеді. Экономикалық мақсатта өндірілетін осы металдың жеткілікті мөлшері бар кез келген тас темір кені деп аталады. Оның ең көп таралған минералдары:
- темір оксиді (формула Fe2O3), ол оттегімен әсер еткенде түзіледі;
- суда реакция нәтижесінде түзілетін гидратталған темір оксиді.
Ең маңызды темір рудалары – гематит және магнетит деп аталатын темір оксиді минералдары. Fe-нің жоғары концентрациясы оларды өнеркәсіпте ең қолайлы етеді. Темір ең ірі кен орындарында өндіріледі. Көбінесе бұл ежелгі шөгінді жыныстар болып табылатын түзілімдер. Олардың құрамында темір оксиді минералдарының қабаттары (Fe2O3 формуласы) бірнеше сантиметрге жетеді.
Темірді қайдан табуға болады?
Бөлме температурасында бұлқатты. Бұл ылғалды ауа әсер еткенде уақыт өте тот басатын жылтыр сұр металл. Ол көптеген басқа металдармен қосылып, қорытпалар түзеді. Темірдің қолданылу аясы өте кең. Көміртекпен қосылса болат болады. Оны никель, хром және вольфрам сияқты басқа металдармен де біріктіруге болады. Бұл қорытпалар өте берік және оларды көпірлер мен ғимараттар жасау үшін пайдалануға болады.
Темір – жер бетінде бұрыннан қолданылған өте көне элемент. Одан алынған заттар Ежелгі Египетте табылған. Тіпті оның атымен аталған тұтас бір кезең (б.з.б. 1200-500 жж.) – темір дәуірі де болды, ол кезде еңбек құралдары мен қару-жарақ жасалды. Бұл пайдалы металды табу үшін оны жердің тереңінен іздеу керек. Ол жер қыртысында да, жердің өзегінде де кездеседі. Жер бетінде басқа металдарға қарағанда темір көп. Бұл элементті басқа планеталарда, соның ішінде Юпитер мен Сатурнның өзегінде, сондай-ақ Марстың қызыл шаңды бетінде де табуға болады (сондықтан ол Қызыл планета деп аталды).
Табиғаттағы жердегі темір айналымы
Темір (Fe) көптеген басқа қоректік заттар сияқты геохимиялық циклді бақылайды. Ол әдетте тау жыныстарының бұзылуы немесе жанартау атқылауы арқылы топыраққа немесе мұхитқа шығарылады. Жердегі экожүйеде өсімдіктер алдымен топырақтан темірді тамыры арқылы сіңіреді. Бұл тірі организмдер мен геосфера арасында қозғалатын өте маңызды қоректік зат.
Темірхлорофилл өндіру үшін пайдаланатын өсімдіктер үшін маңызды шектеуші қоректік зат болып табылады. Фотосинтез осы металдың жеткілікті мөлшеріне байланысты. Өсімдіктер оны топырақтан тамырға сіңіреді. Жануарлар өсімдікті жеп, гемоглобин өндіруге пайдаланады. Олар өлген кезде ыдырайды және бактериялар металды топыраққа қайтарады.
Темірдің теңіз циклі
Табиғаттағы темірдің теңіздегі айналымы жердегі айналымға өте ұқсас. Бұл процесс металды гидроксидке дейін тотықтыратын және көмірқышқыл газынан көміртекті алатын кейбір микроорганизмдердің өмірлік белсенділігіне байланысты болады. Өзендегі, теңіздегі немесе кез келген басқа су қоймаларындағы темір бактериялары өмірлік циклі үшін энергия бөліп алады және ол аяқталғаннан кейін батпақты руда түрінде топырақта орналасады.
Мұхит экожүйелеріндегі темірдің рөлі де маңызды. Бұл металды сіңіретін негізгі продуценттер әдетте фитопланктон немесе цианобактериялар болып табылады. Темірді тұтынушылар осы бактерияларды жеген кезде сіңіреді. Темірдің табиғаттағы айналымы өте күрделі процесс. Бұл көптеген қатар жүретін факторларға байланысты: химиялық реакциялар, тіршілік ету ортасының түрлері және микробтар топтары. Мұның бәрі оны Жердің басқа да маңызды биогеохимиялық циклдерімен байланыстырады.
Жалпы сипаттамалар
Темір әртүрлі құрама рудалар түріндегі жер қыртысының шамамен 5% құрайтын кең таралған элементтердің бірі. Құрамында темір бар ең маңызды минералдароксидтер мен сульфидтер (гематит, магнетит, гетит, пирит, марказит). Бұл металл метеориттерде, басқа планеталарда және күнде де бар. Темір теңізде де, тұщы суда да кездеседі.
Қызықты фактілер
Бұл қарапайым болып көрінетін химиялық элемент туралы қызықты деректер:
- Темір өсімдіктерді қоректендіретін маңызды құрылыс материалы болып табылады және қандағы оттегін тасымалдауға көмектеседі, осылайша жердегі тіршілікті қамтамасыз етеді.
- Ол сынғыш қатты зат, элементтердің периодтық жүйесінің 8-тобындағы металдар қатарына жатқызылған. Таза түрінде ол ылғалды ауа мен жоғары температура әсерінен тез коррозияға ұшырайды.
- Ол салмағы бойынша жер қыртысындағы төртінші ең көп элемент және жер ядросының көп бөлігін темір құрайды деп есептеледі.
- Оның көп бөлігі болат, темір мен көміртегі қорытпасы жасауға пайдаланылады, ол өз кезегінде темірбетон сияқты өндіріс пен құрылыста қолданылады.
- Құрамында кемінде 10,5% хром бар тот баспайтын болат коррозияға өте төзімді. Ол ас үй құралдары мен тот баспайтын болаттан жасалған кәстрөлдер сияқты ыдыстарда қолданылады.
- Басқа элементтерді қосу болатты жаңа пайдалы қасиеттермен қамтамасыз ете алады. Мысалы, никель қорытпаның беріктігін арттырады және оны ыстыққа және қышқылдарға төзімді етеді.
Fe элементі туралы қысқаша ақпарат
- Нөмірядродағы протондар: 26.
- Атомдық таңбасы: Fe.
- Атомның орташа массасы: 55,845 г/моль.
- Тығыздығы: текше сантиметрге 7,874 грамм.
- Бөлме температурасындағы фаза: қатты.
- Балу температурасы: 1538 0C.
- Қайнау температурасы: 2861 0C.
- Изотоптар саны: 33.
- Тұрақты изотоптар: 4.
Негізгі қолданбалар
Темір электроника, өндіріс, автомобиль жасау және құрылыс сияқты көптеген салаларда қолданылады. Төменде темірдің қолданылуы берілген:
- Қара металдардың, қорытпалардың және болаттың негізгі құрамдас бөлігі ретінде.
- Темір немесе болат өндіру үшін көміртекті, никельді, хромды және әртүрлі басқа элементтерді пайдаланатын қорытпа.
- Магниттерде.
- Дайын металл бұйымдарында.
- Өнеркәсіптік жабдықта.
- Көлік жабдықтарында.
- Құралдарда.
- Ойыншықтар мен спорт тауарларында.
Темір жер қыртысының 5% құрайды және ең көп таралған және көп қолданылатын металдардың бірі болып табылады. Бұл элемент ет, картоп және көкөністерде де кездеседі және жануарлар мен адамдар үшін өте қажет. Ол гемоглобиннің құрамдас бөлігі болып табылады. Металл сыртқы түрі бойынша сұрғылт және өте икемді және иілгіш. Ол сұйылтылған қышқылдарда тез ериді және реактивті. Темір өндірудің негізгі аймақтары Қытай, Австралия, Бразилия, Ресей және Украина болып табылады.
