ברזל

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

קובלט - ברזל - מנגן   Fe Ru       הטבלה המחזורית
כללי
מספר אטומי	26
סמל כימי	Fe
סדרה כימית	מתכות מעבר
צפיפות	7874 kg/m3
מראה	מתכת מבריקה בגוון אפרפר
תכונות אטומיות
משקל אטומי	55.845 amu
רדיוס ואן דר ולס	____ pm
סידור אלקטרונים ברמות אנרגיה	2, 8, 14, 2
תכונות פיזיקליות
מצב צבירה בטמפ' החדר	מוצק
טמפרטורת התכה	1,538°C
טמפרטורת רתיחה	2,861°C
לחץ אדים	7.05Pa ב 1808°K
מהירות הקול	4910 מטר לשנייה ב293.15°K
שונות
אלקטרושליליות	1.83
קיבול חום סגולי	440 J/(kg·K)
מוליכות חשמלית	9.93 106/m·Ω
מוליכות תרמית	80.2 W/(m·K)
אנרגיית יינון ראשונה	762.5 kJ/mol

ברזל (Iron) הוא יסוד כימי שסמלו הכימי הוא Fe (מלטינית: ferrum) ומספרו האטומי הוא 26.

תוכן עניינים 1 שימושים 2 היסטוריה 3 צורה בטבע 4 הברזל ביצורים חיים 5 יוני ברזל 6 אמצעי זהירות 7 קישורים

[עריכה] שימושים

ברזל הוא המתכת השימושית ביותר (95% מכלל המתכת שמופקת בעולם). המחיר הנמוך ורמת הקשיחות הגבוהה הופכים אותו לחומר הכרחי בבניית מכוניות, אנייות, בניינים וכדומה. פלדה היא הסגסוגת הטובה ביותר של ברזל. שימושים נוספים של ברזל:

• ברזל גלמי (Pig Iron) מכיל בין 4%-5% פחמן וכמויות משתנות של זיהומים כמו גופרית, צורן וזרחן. לברזל זה תכונות ביניים של מחצב ברזל, ברזל יציקה ופלדה.
• ברזל יציקה (Cast Iron) מכיל 2%-3.5% פחמן וכמויות קטנות של מנגן. זיהומים כמו בברזל גלמי מסולקים ממנו על מנת למנוע פגיעה בתכונותיו. טמפרטורת ההיתוך שלו נעה בין 1147-1197 מעלות צלזיוס.
• פלדה (Carbon Steel) שמכילה בין 0.5% ל1.5% פחמן, עם כמויות קטנות של מנגן, גופרית, זרחן וצורן.
• ברזל חשיל (Wrought Iron) מכיל פחות מ0.5% פחמן. סגסוגת זו חזקה, ניתנת לריקוע ונתיכה פחות מברזל גלמי.
• סגסוגות ברזל מכילות לעתים חומרים כמו כרום, ניקל, מוליבדן, ונדיום טונגסטן ועוד.
• לברזל תלת ערכי שימוש בייצור אחסון מגנטי למחשבים.

[עריכה] היסטוריה

תקופת הברזל החלה לפני כשלושת אלפים שנה, כשהאדם גילה את הברזל ותכונותיו. הוא השתמש בברזל לייצור כלים שונים (כמו חוד של חנית) ומאוחר יותר גילה את הפלדה, שהיא סגסוגת של ברזל ופחמן (אחוז הפחמן 0.02%-2.06%) ולפעמים עם מתכות שונות נוספות, כגון כרום או ניקל.

בהודו השתמשו בברזל כבר בשנת 250 לפנה"ס. סדרת הפסלים המפורסמת "אשוקה פילאר" ליד דלהי עשויה מברזל טהור כמעט (98%) שלא החליד או נשחק עד היום. בין השנים 3000-2000 לפנה"ס, גדלו מספר החפצים שעשויים מברזל (המקור ככל הנראה בברזל ממטאור) במסופוטמיה, השימושים היו טקסיים וברזל היה מתכת יקרה מאוד, אפילו יותר מזהב. באיליאדה, מתואר שכלי נשק היו עשויים מארד, אבל השתמשו במטילי ברזל בסחר. מספר מקורות מציעים שברזל היה מופק באותו זמן כתוצר נלווה לזיקוק נחושת.

בין השנים 1200-1600 לפנה"ס, גבר השימוש בברזל במזרח התיכון אבל הוא לא החליף את הארד. בין המאה ה10 למאה ה12 לפנה"ס, הייתה מגמה להחליף כלי ארד לכלי ברזל במזרח התיכון. באותו זמן התגלתה טכניקת הפחמון (או קרבוניזציה, שבה מעלים את אחוז הפחמן במתכת) שבעזרתה אנשי המזרח התיכון ייצרו ברזל חזק בהרבה ופחות שביר.

[עריכה] צורה בטבע

ברזל הוא יסוד מתכתי, אחד מהנפוצים ביותר בטבע (מספר 4 בתפוצתו בכדור הארץ). ברזל גולמי נמצא רק במטאוריטים. בכדה"א ניתן למצאו רק בצורת תרכובת.

רוב הברזל נמצא במינרלים שמכילים אותו, כמו המטיט (Fe₂O₃), מגנטיט (Fe₃O_{4) וטקוניט. מאמינים שליבת כדור הארץ מורכבת מסגסוגת ברזל-ניקל.}

_{בתעשייה, ברזל ממוצה מעופרותיו (בעיקר המטיט ומגנטיט) כשמחומם עם פחמן בכבשן לטמפרטורה 2000°C. לכבשן מוכנס כל הזמן אוויר חם ומתרחשת התגובה הבאה:}

_{הפחמן החד חמצני מגיב עם המטיט (או מקור ברזל אחר) כך:}

_{בשנת 2000 הופקו כ1100 מיליון טון עופרות ברזל בשווי 25 מיליארד דולר. חמשת המדינות שמפיקות את הכמות הגדולה ביותר של עופרות ברזל הן סין, ברזיל, אוסטרליה, רוסיה והודו.}

_{[עריכה] הברזל ביצורים חיים}

_{לברזל חשיבות עליונה בביולוגיה; הוא נמצא כמעט בכל היצורים החיים, והוא חיוני לחיים. בעיקר נמצא הברזל באתר הפעיל של כמה אנזימים וחלבונים חשובים:}

• _{בבעלי חיים נמצא הברזל בהמוגלובין, החלבון נושא החמצן בכדוריות הדם האדומות אשר בדם. החמצן הנקלט בריאות נקשר באופן ישיר אל אטום הברזל, ומועבר באמצעות הדם אל כל תאי הגוף. חוסר ברזל בגוף (עקב תזונה לקויה או מחלה) עלול לגרום לאנמיה.}
• _{בכל היצורים האווירניים מצוי הברזל במרכזו של האנזים ציטוכרום, האנזים החשוב ביותר בתהליך הנשימה התאית.}

_{[עריכה] יוני ברזל}

_{קיימות ארבע צורות (מצבי חימצון) של יוני ברזל:}

• _{Fe⁺²: מכונה כיום ברזל (II); באנגלית כונה בעבר Ferrous, ובעברית: קט-ברזל.}
• _{Fe⁺³: מכונה כיום ברזל (III); באנגלית כונה בעבר Ferric, ובעברית: רב-ברזל.}
• _{Fe⁺⁴: מכונה כיום ברזל (IV); באנגלית כונה בעבר Ferryl. צורה זו פחות שכיחה מהקודמות.}
• _{Fe⁺⁶: מכונה כיום ברזל (VI); באנגלית כונה בעבר Ferrate. צורה זו נדירה מאוד.}

_{הברזל נוטה ליצור קשרים יוניים עם אל-מתכות וקשרים מתכתיים עם מתכות ויכול ליצור קשר קוולנטי בצורת יון מורכב.}

_{[עריכה] אמצעי זהירות}

_{תזונה מוגזמת של ברזל מסוכנת ואף רעילה, הברזל מגיב עם אל תחמוצות בגוף ומשחרר רדיקלים חופשיים. כשברזל נצרך בכמויות רגילות הוא לא מזיק, מכיוון שלגוף מנגנונים נוגדי חימצון שמווסתים תהליך זה.}

_{מנה של שלושה גרם ברזל שניתנת לתינוק בן שנתיים יכולה להרוג אותו. גרם אחד יכול לגרום להרעלה.}

_{צריכה מוגזמת של ברזל יכולה לגרום למחלות כמו המוכרומטוזיס שבה כמות רבה של ברזל נאגר באיברים. לכן עדיף להמנע מנטילת תוספי מזון המכילים ברזל ללא המלצת רופא.}

_{גברים מועדים להרעלת ברזל יותר מאשר נשים בתקופת הפוריות, משום שנשים מאבדות דם בוסת.}

_{תורמי דם נמצאים בסיכון מיוחד של רמות ברזל נמוכות בדם. לכן מתבצעת בדיקת המוגלובין לנשים המבקשות לתרום דם. לא נלקחת תרומת דם מאדם בעל רמת המוגלובין נמוכה מ-12. רמות ההמוגלובין בדם אישה פוריה משתנות כתלות בזמן בחודש ביחס לוסת.}

_{[עריכה] קישורים}

• _{ברזל בWebelements (אנגלית)}
• _{ברזל בסיפריה הוירטואלית של מט"ח (עברית)}