Jern

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi

Jern er et grunnstoff og har det kjemiske symbolet Fe (av latinsk Ferrum). Jern er et metall og har atomnummer 26.

Innhold 1 Forekomst i naturen 2 Fysiske egenskaper 3 Utvinning og foredling 4 Bruk 5 Jernets historie 6 Jern og biologi 7 Isotoper

[rediger] Forekomst i naturen

Jern er det metallet det finnes mest av på Jorden. Regnet etter vekt er jern er det vanligste stoffet som utgjør Jorden (34,6%), men det meste av dette jernet finnes under jordskorpen. I jordskorpen er jern det fjerde vanligste stoffet, de vanligste er oksygen, silisium og aluminium.

I naturen finnes jern svært sjelden i ren form (gedigen)t. Metallet utvinnes vanligvis fra jernmalm. Jern brukes i produksjon av stål som hovedsakelig er en legering av jern og karbon.

Årsaken til at det finnes så mye jern, er at jern har en svært høy bindingsenergi pr. kjernepartikkel. Det betyr at jern har en svært høy bestandighet mot kjernereaksjoner.

[rediger] Fysiske egenskaper

De magnetiske egenskapene til jern er spesielle, jern er ferromagnetisk, en egenskap svært få andre stoff har.

Rent jern har et smeltepunkt på 1535°C og kokepunktet ligger på 2750°C.

Isotopen ⁵⁶Fe er det endelige stoffet som dannes i fusjonen som skjer i stjernene. Nikkelisotopen ⁶²Ni har enda høyere bindingsenergi, men på grunn av tilstanden i stjernene vil ikke ⁵⁶Fe omdannes videre til ⁶²Ni.

[rediger] Utvinning og foredling

Jernvinne, myr, malm, smelteovn.

Legering, smelteovn, galvanisering

[rediger] Bruk

Jern er regnet som industrialderens viktigste metall. Regnet etter vekt er rundt 95% av alt metallet som produseres i verden jern. Jern er rimelig og har samtidig høy styrke. Jern finnes i flere former, noen av disse er:

• Støpejern har et karboninnhold på over 2,1%. Denne typen jern brukes blant annet i ovner. Støpejern tåler høy varme, men er sprøere enn stål.
• Stål er den klart mest brukte legeringen av jern. Egenskapene til stålet avhenger av hvilke stoffer som inngår i legeringen.
• Smijern har et karboninnhold på under 0,3% og er seigere og mykere enn stål.

[rediger] Jernets historie

De eldste tegn på bruk av jern har en fra Sumererne og Egypterne rundt år 4000 F. Kr. Disse sivilisasjonene benyttet jern fra meteoritter til å lage pilspisser og dolker. Slikt meteorjern inneholder alltid en del nikkel så det er lett å kjenne igjen.

Etter år 3000 F.Kr. og fram mot år 2000 F.Kr. finner en stadig mer jern uten nikkel, det betyr at jernet er smeltet og ikke laget av meteorjern. Slikt jern ble i denne perioden funnet i Mesopotamia, Anatolia og Egypt. Jern var i denne perioden fortsatt svært dyrt og ubearbeidet, og ble brukt i smykker. Bronse ble fortsatt brukt i våpen.

De første jernverktøy ble lagd omkring 1500 f.kr. (Trevor Nevitt Dupuy ”The Evolution of Weapons and Warfare” side 3). På 1400-tallet f.kr. har den Chalybe-stammen i de Armenske fjellområdene lært å bearbeide jern gjennom prosessor for oppvarming i trekull, bearbeding, gjenoppvarming og hamring. Ved tilfeldigheter kan det ha oppstått stål ved at jernet absorberte trekull (karbon) på overflaten av metallet under denne prosessen. Denne teknologien ble kjent utover det østre Middelhavsområdet innen 1200 f.kr.

Rundt år 1500 F.Kr ble første gode smelteovnene utviklet og etter år 1000 F.Kr ble det vanlig å benytte jern i våpen. En viktig årsak til at jern erstattet bronse var mangelen på tinn, og ikke at teknologien på smelteovnene gikk framover.

[rediger] Jern og biologi

Fysiologisk spiller jern en avgjørende rolle som mineralstoff for både dyr og planter. Jern inngår i hemoglobin, som er proteinet inne i de røde blodcellene som tar seg av oksygentransporten i blodet (jern "binder" til seg oksygen). Hemoglobinet er også det som gir blodet den røde farge. Jern inngår også i bl.a. myoglobin (som er et protein som kan lagre oksygen inne i musklene våre, dette lageret er riktignok svært begrenset) og i cytokromer (viktig del i elektrontransportkjeden).

I menneskekroppen er det transferrin og laktoferrin som transporterer jern, mens ferritin og hemosiderin lagrer jern. Jern blir normalt nesten fullstendig absorbert (tatt opp) av enterocytter i tolvfingertarmen. For å bli tatt opp, må jernet være i Fe²⁺ form (ikke Fe³⁺). Selve opptaket skjer ved et protein kalt "divalent metall transportør 1" (DMT1 - gjenstand for regulering), som kan ta opp "alle" typer toveridige metallioner i kroppen. Det er en rekke stoffer i kosten som påvirker jern-opptaket vårt, f.eks. øker vitamin C jernopptaket, mens futinsyre hemmer.

Jern inngår også normalt i peroksidnedbrytning (beskyttelse mot frie radikaler). For mye jern (dvs. mer enn det transferrin klarer å binde) er giftig og vil ØKE produksjonen av frie radikaler kraftig. Jern blir giftig ved (omtrent; individuelle variasjoner) 20 mg jern/kg (vekten til personen) og dødelig ved 60 mg/kg. For lite jern er mye vanligere enn for mye jern.

Jernmangel er en av de vanligste årsakene til anemi, særlig for kvinner.

[rediger] Isotoper

Det er totalt 23 forskjellige isotoper av jern, fire av disse finnes naturlig. Dette er:

• ⁵⁴Fe (5,8% av naturlige forekomster)
• ⁵⁶Fe (91,8%)
• ⁵⁷Fe (2,1%)
• ⁵⁸Fe (0,3%)

Av andre kjente isotoper er ⁶⁰Fe. Dette er en radioaktiv isotop med en halveringstid på 1,5 millioner år.