Eisen ist ein chemisches Element mit dem Symbol Fe (von) und Atomnummer 26. Es ist ein Metall in der ersten Übergang-Reihe. Es ist das allgemeinste Element (durch die Masse) das Formen des Erdballs als Ganzes, viel inneren und Außenkern der Erde bildend. Es ist das vierte allgemeinste Element in der Kruste der Erde. Die sehr allgemeine Anwesenheit von Eisen in felsigen Planeten wie Erde ist wegen seiner reichlichen Produktion infolge der Fusion in Hoch-Massensternen, wo die Produktion von Nickel 56 (der zum allgemeinsten Isotop von Eisen verfällt) die letzte Kernfusionsreaktion ist, die exothermic ist. Das veranlasst radioaktiven Nickel, das letzte zu erzeugende Element zu werden, bevor der Zusammenbruch einer Supernova zu den explosiven Ereignissen führt, die dieses Vorgänger-Radionuklid von Eisen reichlich in den Raum streuen.

Wie andere Gruppe 8 Elemente besteht Eisen in einer breiten Reihe von Oxydationsstaaten, 2 zu +8, obwohl +2 und +3 am üblichsten sind. Elementares Eisen kommt in Sternschnuppen und anderen niedrigen Sauerstoff-Umgebungen vor, aber ist zu Sauerstoff und Wasser reaktiv. Frische Eisenoberflächen scheinen glänzend silberfarben-grau, aber oxidieren in normaler Luft, um Eisenoxide, auch bekannt als Rost zu geben. Verschieden von vielen anderen Metallen, die passivating Oxydschichten bilden, besetzen Eisenoxide mehr Volumen als Eisenmetall, und so Eisenoxid-Flocke davon und stellen frische Oberflächen für die Korrosion aus.

Eisenmetall ist seit alten Zeiten verwendet worden, obwohl tiefer schmelzende Kupferlegierung zuerst in der Geschichte verwendet wurde. Reines Eisen ist (weicher weich als Aluminium), aber ist durch die Verhüttung nicht erhältlich. Das Material wird bedeutsam gehärtet und durch Unreinheiten vom Verhüttungsprozess wie Kohlenstoff gestärkt. Ein bestimmtes Verhältnis von Kohlenstoff (zwischen 0.2 % und 2.1 %) erzeugt Stahl, der bis zu 1000mal härter sein kann als reines Eisen. Grobes Eisenmetall wird in Hochöfen erzeugt, wo Erz durch das Cola auf Gusseisen reduziert wird, das einen hohen Kohlenstoff-Inhalt hat. Die weitere Verbesserung mit Sauerstoff reduziert den Kohlenstoff-Inhalt auf das richtige Verhältnis, um Stahl zu machen. Stahle und niedrige Kohlenstoff-Eisenlegierung mit anderen Metallen (Legierungsstahle) sind bei weitem die allgemeinsten Metalle im Industriegebrauch wegen ihrer großen Reihe von wünschenswerten Eigenschaften.

Eisen chemische Zusammensetzungen, die Eisen- und Eisenzusammensetzungen einschließen, hat vielen Nutzen. Mit Aluminiumpulver gemischtes Eisenoxid kann entzündet werden, um eine thermite Reaktion zu schaffen, die im Schweißen und Reinigen von Erzen verwendet ist. Es bildet binäre Zusammensetzungen mit den Halogenen und dem chalcogens. Unter seinem organometallic Zusammensetzungen ist ferrocene, die erste entdeckte Zusammensetzung des belegten Butterbrots.

Eisen spielt eine wichtige Rolle in der Biologie, Komplexe mit molekularem Sauerstoff im Hämoglobin und myoglobin bildend; diese zwei Zusammensetzungen sind allgemeine Sauerstoff-Transportproteine in Wirbeltieren. Eisen ist auch das Metall, das an der aktiven Seite von vielen wichtigen redox Enzymen verwendet ist, die sich mit Zellatmung und Oxydation und der Verminderung von Werken und Tieren befassen.

Eigenschaften

Mechanische Eigenschaften

Die mechanischen Eigenschaften von Eisen und seiner Legierung können mit einer Vielfalt von Tests, einschließlich des Tests von Brinell, Tests von Rockwell und des Härte-Tests von Vickers bewertet werden. Die Daten auf Eisen entsprechen so, dass es häufig verwendet wird, um Maße zu kalibrieren oder Tests zu vergleichen. Jedoch werden die mechanischen Eigenschaften von Eisen durch die Reinheit der Probe bedeutsam betroffen: Reine Forschungszweck-Monokristalle von Eisen sind wirklich weicher als Aluminium, und das reinste industriell erzeugte Eisen (99.99 %) hat eine Härte von 20-30 Brinell. Eine Zunahme im Kohlenstoff-Inhalt des Eisens wird eine bedeutende entsprechende Zunahme in der Härte von Eisen und Zugbelastung am Anfang verursachen. Die maximale Härte von 65 R wird mit einem 0.6-%-Kohlenstoff-Inhalt erreicht, obwohl das ein Metall mit einer niedrigen Zugbelastung erzeugt.

Phase-Diagramm und allotropes

Eisen vertritt ein Beispiel von allotropy in einem Metall. Es gibt mindestens vier Allotropic-Formen von Eisen, bekannt als α, γ, δ, und ε; am sehr hohen Druck bestehen einige umstrittene experimentelle Beweise für eine Phase β stabil am sehr hohen Druck und den Temperaturen.

Da sich geschmolzenes Eisen beruhigt, kristallisiert es an 1538 °C in seinen δ allotrope, der eine Körper - kubische (bcc) Kristallstruktur hat. Da es weiter seine Kristallstruktur-Änderungen zum flächenzentrierten kubisch (fcc) an 1394 °C abkühlt, wenn es als γ-iron, oder austenite bekannt ist. An 912 °C wird die Kristallstruktur wieder bcc, weil α-iron, oder ferrite, und an 770 °C gebildet wird (der Punkt von Curie, T), wird Eisen magnetisch. Da das Eisen die Temperatur von Curie durchführt, gibt es keine Änderung in der kristallenen Struktur, aber es gibt eine Änderung in der "Bereichsstruktur", wo jedes Gebiet Eisenatome mit einer besonderen elektronischen Drehung enthält. In unmagnetisiertem Eisen sind alle elektronischen Drehungen der Atome innerhalb eines Gebiets in derselben Richtung; der benachbarte Bereichspunkt in verschiedenen Richtungen und annulliert so. In magnetisiertem Eisen werden die elektronischen Drehungen aller Gebiete ausgerichtet, so dass die magnetischen Effekten von benachbarten Gebieten einander verstärken. Obwohl jedes Gebiet Milliarden von Atomen enthält, sind sie, ungefähr 10 Mikrometer darüber sehr klein. Am Druck über etwa 10 GPa und Temperaturen von einigen hundert kelvin oder weniger ändert sich α-iron in eine sechseckige Ende-gepackte (hcp) Struktur, die auch bekannt als ε-iron ist; die höhere Temperatur γ-phase ändert sich auch in ε-iron, aber tut so am höheren Druck. Der β-phase, wenn es besteht, würde am Druck von mindestens 50 GPa und den Temperaturen von mindestens 1500 K erscheinen; wie man gedacht hat, hat es einen orthorhombic oder eine doppelte hcp Struktur gehabt.

Eisen ist von größter Wichtigkeit, wenn gemischt, mit bestimmten anderen Metallen und mit Kohlenstoff, um Stahle zu bilden. Es gibt viele Typen von Stahlen, allen mit verschiedenen Eigenschaften, und ein Verstehen der Eigenschaften des allotropes von Eisen ist Schlüssel zur Fertigung von guten Qualitätsstahlen.

α-iron, auch bekannt als ferrite, sind die stabilste Form von Eisen bei normalen Temperaturen. Es ist ein ziemlich weiches Metall, das nur eine kleine Konzentration von Kohlenstoff (nicht mehr als 0.021 % durch die Masse an 910 °C) auflösen kann.

Über 912 °C und bis zu 1400 °C erlebt α-iron einen Phase-Übergang von bcc bis die fcc Konfiguration von γ-iron, auch genannt austenite. Das ist ähnlich weich und metallisch, aber kann beträchtlich mehr Kohlenstoff (nicht weniger als 2.04 % durch die Masse an 1146 °C) auflösen. Diese Form von Eisen wird im Typ von rostfreiem Stahl verwendet, der verwendet ist, um Besteck, und Krankenhaus und Nahrungsmitteldienst-Ausrüstung zu machen.

Die Hochdruckphasen von Eisen sind als endmember Modelle für die festen Teile von planetarischen Kernen wichtig. Wie man allgemein annimmt, besteht der innere Kern der Erde im Wesentlichen aus einer Eisennickel-Legierung mit ε (oder β) Struktur.

Der Schmelzpunkt von Eisen wird für den Druck bis zu etwa 50 GPa experimentell gut beschränkt. Für den höheren Druck haben verschiedene Studien den γ-ε-liquid dreifacher Punkt am Druck gelegt, der sich durch Zehnen von gigapascals unterscheidet, und haben Unterschiede von mehr als 1000 K für den Schmelzpunkt nachgegeben. Im Allgemeinen deuten molekulare Dynamik-Computersimulationen des Eisenschmelzens und der Stoß-Welle-Experimente höhere Schmelzpunkte und einen viel steileren Hang der schmelzenden Kurve an als statische in Diamantamboss-Zellen ausgeführte Experimente.

Isotope

Natürlich vorkommendes Eisen besteht aus vier stabilen Isotopen: 5.845 % von Fe, 91.754 % von Fe, 2.119 % von Fe und 0.282 % von Fe. Dieser stabilen Isotope hat nur Fe eine Kerndrehung (1/2). Nuclide Fe wird vorausgesagt, um doppelten Beta-Zerfall zu erleben, aber dieser Prozess war experimentell für diese Kerne nie beobachtet worden, und nur die niedrigere Grenze auf der Halbwertzeit wurde gegründet: t> 3.1×10 Jahre.

Fe ist ein erloschenes Radionuklid der langen Halbwertzeit (2.6 Millionen Jahre). Es wird auf der Erde nicht gefunden, aber sein äußerstes Zerfall-Produkt ist der stabile nuclide Nickel 60.

Viel von der vorigen Arbeit am Messen der isotopic Zusammensetzung von Fe hat sich darauf konzentriert, Schwankungen von Fe wegen Prozesse zu bestimmen, die nucleosynthesis (d. h., Meteorstein-Studien) und Erzbildung begleiten. Im letzten Jahrzehnt jedoch haben Fortschritte in der Massenspektrometrie-Technologie die Entdeckung und Quantifizierung der Minute, natürlich vorkommenden Schwankungen in den Verhältnissen der stabilen Isotope von Eisen erlaubt. Viel von dieser Arbeit ist von den planetarischen und Erdwissenschaftsgemeinschaften gesteuert worden, obwohl Anwendungen auf biologische und industrielle Systeme beginnen zu erscheinen.

Reichlichster Eisenisotop-Fe ist von besonderem Interesse Kernwissenschaftlern, weil es den allgemeinsten Endpunkt von nucleosynthesis vertritt. Es wird häufig, falsch, als das Isotop der höchsten Bindungsenergie, eine Unterscheidung zitiert, die wirklich Nickel 62 gehört. Da Ni von leichteren Kernen im Alpha-Prozess in Kernreaktionen in supernovae leicht erzeugt wird (sieh Silikon Prozess verbrennen), Nickel 56 (14 Alphateilchen) ist der Endpunkt von Fusionsketten innerhalb von äußerst massiven Sternen, da die Hinzufügung eines anderen Alphateilchens auf Zink 60 hinauslaufen würde, der viel mehr Energie verlangt. Dieser Nickel 56, der eine Halbwertzeit von ungefähr 6 Tagen hat, wird deshalb in der Menge in diesen Sternen gemacht, aber verfällt bald durch zwei aufeinander folgende Positron-Emissionen innerhalb von Supernova-Zerfall-Produkten in der Supernova-Rest-Gaswolke, zuerst zu radioaktivem Kobalt 56, und dann stabiles Eisen 56. Das dauert nuclide ist deshalb im Weltall hinsichtlich anderer stabiler Metalle ungefähr desselben Atomgewichts üblich.

In Phasen der Meteorsteine Semarkona und Chervony Kut konnte eine Korrelation zwischen der Konzentration von Ni, dem Tochter-Produkt von Fe und dem Überfluss an den stabilen Eisenisotopen gefunden werden, der Beweise für die Existenz von Fe zur Zeit der Bildung des Sonnensystems ist. Vielleicht hat die durch den Zerfall von Fe veröffentlichte Energie zusammen mit der Energie beigetragen, die durch den Zerfall des Radionuklids Al, zum Wiederschmelzen und der Unterscheidung von Asteroiden nach ihrer Bildung vor 4.6 Milliarden Jahren veröffentlicht ist. Der Überfluss an der Gegenwart von Ni im Material kann auch weiteren Einblick in den Ursprung des Sonnensystems und seiner frühen Geschichte gewähren.

Kerne von Eisenatomen haben einige der höchsten Bindungsenergien pro Nukleon, übertroffen nur durch das Nickel-Isotop Ni. Das wird durch die Kernfusion in Sternen gebildet. Obwohl ein weiterer winziger Energiegewinn durch das Synthetisieren von Ni herausgezogen werden konnte, sind Bedingungen in Sternen für diesen zu bevorzugenden Prozess unpassend. Der elementare Vertrieb auf der Erde bevorzugt außerordentlich Eisen über Nickel, und auch vermutlich in der Supernova-Element-Produktion.

Eisen 56 ist das schwerste stabile Isotop, das durch den Alpha-Prozess in stellarem nucleosynthesis erzeugt ist; Elemente, die schwerer sind als Eisen und Nickel, verlangen eine Supernova für ihre Bildung. Eisen ist das reichlichste Element im Kern von roten Riesen, und ist das reichlichste Metall in Eisenmeteorsteinen und in den dichten Metallkernen von Planeten wie Erde.

Nucleosynthesis

Eisen wird durch den äußerst großen, das äußerst heiße geschaffen (mehr als 2.5 Milliarden kelvin) Sterne, durch einen Prozess haben den Silikonbrennen-Prozess genannt. Es ist das schwerste stabile auf diese Weise zu erzeugende Element. Der Prozess fängt mit dem zweitgrößten stabilen durch das Silikonbrennen geschaffenen Kern an: Kalzium. Ein stabiler Kern von Kalzium brennt mit einem Helium-Kern durch, nicht stabiles Titan schaffend. Vor dem Titan-Zerfall kann es mit einem anderen Helium-Kern durchbrennen, nicht stabiles Chrom schaffend. Vor dem Chrom-Zerfall kann es mit einem anderen Helium-Kern durchbrennen, nicht stabiles Eisen schaffend. Vor dem Eisenzerfall kann es mit einem anderen Helium-Kern durchbrennen, nicht stabilen Nickel 56 schaffend. Die weitere Fusion von Nickel 56 verbraucht Energie, anstatt Energie so zu erzeugen, nachdem die Produktion von Nickel 56, der Stern die Energie nicht erzeugt, die notwendig ist, um den Kern vom Einstürzen abzuhalten. Schließlich, der Nickel 56 Zerfall zu nicht stabilem Kobalt 56 der, der Reihe nach Zerfall zu stabilem Eisen 56.

Wenn der Kern der Sternzusammenbrüche, es eine Supernova schafft. Supernova schaffen auch zusätzliche Formen von stabilem Eisen über den R-Prozess.

Ereignis

Planetarisches Ereignis

Eisen ist das sechste reichlichste Element im Weltall und das allgemeinste widerspenstige Element. Es wird als die exothermic Endbühne von stellarem nucleosynthesis durch die Silikonfusion in massiven Sternen gebildet. Metallisches Eisen wird auf der Oberfläche der Erde selten gefunden, weil es dazu neigt zu oxidieren, aber seine Oxyde sind durchdringend und vertreten die primären Erze. Während es ungefähr 5 % der Kruste der Erde zusammensetzt, sowohl der innere als auch Außenkern der Erde werden geglaubt, größtenteils aus einer Eisennickel-Legierung zu bestehen, die 35 % der Masse der Erde als Ganzes einsetzt. Eisen ist folglich das reichlichste Element auf der Erde, aber nur das vierte reichlichste Element in der Kruste der Erde. Der grösste Teil des Eisens in der Kruste wird vereinigt mit Sauerstoff als Eisenoxid-Minerale wie hematite und Magneteisenstein gefunden. Große Ablagerungen von Eisen werden in vereinigten Eisenbildungen gefunden. Diese geologischen Bildungen sind ein Typ des Felsens, der aus wiederholten dünnen Schichten von Eisenoxiden, entweder Magneteisenstein (FeO) oder hematite (FeO) besteht, mit Bändern von eisenschlechtem Schieferton und chert abwechselnd. Die vereinigten Eisenbildungen sind in der Zeit zwischen und dem üblich

Ungefähr besteht jeder 20. Meteorstein aus den einzigartigen Eisennickel-Mineralen taenite (35-80-%-Eisen) und kamacite (90-95-%-Eisen). Obwohl selten, sind Eisenmeteorsteine die Hauptform von natürlichem metallischem Eisen auf der Oberfläche der Erde. Es wurde durch die Spektroskopie von Mössbauer bewiesen, dass die rote Farbe der Oberfläche des Mars aus einem am Eisenoxid reichen regolith abgeleitet wird.

Lager im Gebrauch in der Gesellschaft

Gemäß den Metalllagern der Tafel der Internationalen Quelle im Gesellschaftsbericht versehen die globalen pro Kopf von Eisen im Gebrauch in der Gesellschaft ist 2200 Kg. Viel davon ist in mehr entwickelten Ländern (7000-14000 Kg pro Kopf) aber nicht weniger entwickelten Ländern (2000 Kg pro Kopf).

Chemie und Zusammensetzungen

Eisenformen vergleichen sich hauptsächlich in den +2 und +3 Oxydationsstaaten. Traditionell wird Eisen (II) Zusammensetzungen Eisen-, und Eisen (III) Eisen-Zusammensetzungen genannt. Eisen kommt auch in höheren Oxydationsstaaten, ein Beispiel vor, das das purpurrote Kalium ferrate (KFeO) ist, der Eisen in seinem +6 Oxydationsstaat enthält. Eisen (IV) ist ein allgemeines Zwischenglied in vielen in biochemischen Oxydationsreaktionen. Zahlreiche Organometallic-Zusammensetzungen enthalten formelle Oxydationsstaaten +1, 0, 1, oder sogar 2. Die Oxydationsstaaten und anderen Abbinden-Eigenschaften werden häufig mit der Technik der Spektroskopie von Mössbauer bewertet.

Es gibt auch viele Mischwertigkeitszusammensetzungen, die sowohl Eisen (II) als auch Eisen (III) Zentren, wie Magneteisenstein und preußisches Blau (Fe (Fe [CN])) enthalten. Der Letztere wird als das traditionelle "Blau" in Entwürfen verwendet.

Die Eisenzusammensetzungen, die auf der größten Skala in der Industrie erzeugt sind, sind Eisen (II) Sulfat (FeSO · 7HO) und Eisen (III) Chlorid (FeCl). Der erstere ist eine der am meisten sogleich verfügbaren Quellen von Eisen (II), aber ist zur Luftoxydation weniger stabil als das Salz von Mohr ((NH) Fe (SO) · 6HO). Eisen (II) Zusammensetzungen neigt dazu, oxidiert zu werden um (III) Zusammensetzungen in der Luft zu bügeln.

Verschieden von vielen anderen Metallen bildet Eisen Amalgame mit Quecksilber nicht. Infolgedessen wird Quecksilber in standardisierten 76-Pfund-Taschenflaschen aus Eisen gemachte (34 Kg) getauscht.

Binäre Zusammensetzungen

Eisen reagiert mit Sauerstoff in der Luft, um verschiedene Oxyd- und Hydroxyd-Zusammensetzungen zu bilden; die allgemeinsten sind Eisen (II, III) Oxyd (FeO) und Eisen (III) Oxyd (FeO). Eisen (II) besteht Oxyd auch, obwohl es bei der Raumtemperatur nicht stabil ist. Diese Oxyde sind die Haupterze für die Produktion von Eisen (sieh bloomery und Hochofen). Sie werden auch in der Produktion von ferrites, nützlichen magnetischen Speichermedien in Computern und Pigmenten verwendet. Das am besten bekannte Sulfid ist Eisenpyrit (FeS), auch bekannt als das Gold des Dummkopfs infolge seines goldenen Schimmers.

Die binären Eisen- und Eisenhalogenide sind mit Ausnahme von Eiseniodide weithin bekannt. Die Eisenhalogenide entstehen normalerweise daraus, Eisenmetall mit der entsprechenden binären Halogen-Säure zu behandeln, um die entsprechenden wasserhaltigen Salze zu geben.

:Fe + 2 HX  FeX + H

Eisen reagiert mit dem Fluor, Chlor und Brom, um die entsprechenden Eisenhalogenide, Eisenchlorid zu geben, das das allgemeinste ist:

:2 Fe + 3 X  2 FeX (X = F, Colorado, Br)

Koordination und Organometallic-Zusammensetzungen

Mehrere Zyanid-Komplexe sind bekannt. Das berühmteste Beispiel ist preußisches Blau, (Fe (Fe [CN])). Kalium ferricyanide und Kalium-Eisenzyanid sind auch bekannt; die Bildung des preußischen Blaus nach der Reaktion mit Eisen (II) und Eisen (III) beziehungsweise Formen die Basis eines "nassen" chemischen Tests. Preußisches Blau wird auch als ein Gegenmittel für das Thallium und die radioaktive Cäsium-Vergiftung verwendet. Preußisches Blau kann im Wäscherei-Bläuen verwendet werden, um die gelbliche Tönung zu korrigieren, die durch Eisensalze in Wasser verlassen ist.

Mehrere carbonyl Zusammensetzungen von Eisen sind bekannt. Das Haupteisen (0) ist Zusammensetzung Eisen pentacarbonyl, Fe (CO), der verwendet wird, um carbonyl Eisenpuder, eine hoch reaktive Form von metallischem Eisen zu erzeugen. Thermolysis von Eisen pentacarbonyl gibt die trinuclear Traube, triiron dodecacarbonyl. Das Reagens von Collman, disodium tetracarbonylferrate, ist ein nützliches Reagens für die organische Chemie; es enthält Eisen im 2 Oxydationsstaat. Cyclopentadienyliron dicarbonyl dimer enthält Eisen im seltenen +1 Oxydationsstaat.

Ferrocene ist ein äußerst stabiler Komplex. Die erste Zusammensetzung des belegten Butterbrots, es enthält ein Eisen (II) Zentrum mit zwei cyclopentadienyl ligands verpfändet durch alle zehn Kohlenstoff-Atome. Diese Einordnung war eine schockierende Neuheit, als sie zuerst entdeckt wurde, aber die Entdeckung von ferrocene hat zu einem neuen Zweig der organometallic Chemie geführt. Ferrocene selbst kann als das Rückgrat eines ligand, z.B dppf verwendet werden. Ferrocene kann selbst zum ferrocenium cation (Fc) oxidiert werden; das Ferrocene/ferrocenium-Paar wird häufig als eine Verweisung in der Elektrochemie verwendet.

Geschichte

Schmiedeeisen

Eisengegenstände des großen Alters sind viel seltener als Gegenstände, die aus Gold oder Silber wegen der Bequemlichkeit der Korrosion von Eisen gemacht sind. Perlen, die aus meteorischem Eisen in 3500 B.C. gemacht sind, oder wurden früher in Gerzah, Ägypten von G. A. Wainwright gefunden. Die Perlen enthalten 7.5-%-Nickel, der eine Unterschrift des meteorischen Ursprungs ist, da in der Kruste der Erde gefundenes Eisen sehr wenig zu keinem Nickel-Inhalt hat. Meteorisches Eisen war wegen seines Ursprungs im Himmel hoch angesehen und war häufig an Schmiede-Waffen und Werkzeuge oder ganze in Kirchen gelegte Muster gewöhnt. Sachen, die wahrscheinlich aus Eisen durch das ägyptische Datum von 2500 bis 3000 v. Chr. Eisen gemacht wurden, hatten einen verschiedenen Vorteil gegenüber Bronze in Krieg-Werkzeugen. Es war viel härter und haltbarer als Bronze, obwohl empfindlich, gegen Rost. Jedoch wird darum gekämpft. Hittitologist Trevor Bryce behauptet, dass bevor fortgeschrittene eisenarbeitende Techniken in Indien entwickelt wurden, hatten von frühen Armeen von Mesopotamian verwendete Gusseisenwaffen eine Tendenz, im Kampf wegen ihres hohen Kohlenstoff-Inhalts in Stücke zu brechen.

Die erste Eisenproduktion hat in der Mitte der Bronzezeit angefangen, aber es hat mehrere Jahrhunderte genommen, bevor Eisen Bronze versetzt hat. Proben von smelted Eisen von Asmar, Mesopotamia und Tall Chagar Bazaar im nördlichen Syrien wurden einmal zwischen 2700 und 3000 v. Chr. gemacht Die Hethiter scheinen, erst zu sein, um die Produktion von Eisen von seinen Erzen zu verstehen und es hoch in ihrer Gesellschaft zu betrachten. Sie haben zu gerochenem Eisen zwischen 1500 und 1200 v. Chr. und der Praxis-Ausbreitung zum Rest des Nahen Ostens begonnen, nachdem ihr Reich 1180 v. Chr. gefallen ist. Die Folgeperiode wird die Eisenzeit genannt. Eisenverhüttung, und so die Eisenzeit, hat Europa zweihundert Jahre später erreicht und ist in Simbabwe, Afrika vor dem 8. Jahrhundert angekommen.

Kunsterzeugnisse von smelted Eisen kommen in Indien von 1800 bis 1200 v. Chr., und in Levant ungefähr von 1500 v. Chr. (das Vorschlagen der Verhüttung in Anatolia oder dem Kaukasus) vor.

Das Buch der Entstehung, das vierte Kapitel, Vers 22 enthalten die erste Erwähnung von Eisen im Alt Testament der Bibel; "Tubal-cain, ein Lehrer jedes Handwerkers im Messing und Eisen." Andere Verse spielen auf das Eisenbergwerk (Job 28:2), Eisen an, das als ein Kopierstift (Job 19:24), Brennofen (Deuteronomium 4:20), Kampfwagen (Joshua 17:16), Nägel verwendet ist (ich Chron. 22:3), sägt und Äxte (II Sam. 12:31), und das Kochen von Werkzeugen (Ezekiel 4:3). Das Metall wird auch im Neuen Testament, zum Beispiel im Gesetz-Vers des Kapitels 12 10 erwähnt, "[ist Peter] das Eisentor dass leadeth zur Stadt" von Antioch durchgegangen. Der Quran hat sich bezogen, um vor 1400 Jahren Zu bügeln.

Das Eisenarbeiten wurde nach Griechenland gegen Ende des 11. Jahrhunderts v. Chr. eingeführt. Die Ausbreitung von ironworking in Mitteleuropa und Westeuropa wird mit der keltischen Vergrößerung vereinigt. Gemäß Pliny war der Ältere, Eisengebrauch im römischen Zeitalter üblich. Die jährliche Eisenproduktion des römischen Reiches wird auf 84,750 t geschätzt, während die ähnlich volkreiche Han China ungefähr 5,000 t erzeugt hat.

Während der Industriellen Revolution in Großbritannien hat Henry Cort begonnen, Eisen von Roheisen bis Schmiedeeisen (oder Bar-Eisen) das Verwenden innovativer Produktionssysteme zu raffinieren. 1783 hat er den Puddling-Prozess patentiert, um Eisenerz zu raffinieren. Es wurde später durch andere einschließlich Joseph Halls verbessert.

Gusseisen

Gusseisen wurde zuerst in China ungefähr 550 v. Chr. erzeugt, aber war kaum in Europa bis zur mittelalterlichen Periode. Während der mittelalterlichen Periode wurden Mittel in Europa gefunden, Schmiedeeisen von Gusseisen (in diesem Zusammenhang zu erzeugen, der als Roheisen bekannt ist) das Verwenden von Schmuck-Schmieden. Für alle diese Prozesse war Holzkohle als Brennstoff erforderlich.

Mittelalterliche Hochöfen waren über den hohen und gemachten vom feuerfesten Ziegel; erzwungene Luft wurde gewöhnlich durch das handbetriebene Gebläse zur Verfügung gestellt. Moderne Hochöfen sind viel größer gewachsen.

1709 Abraham Darby habe ich einen Cola-angezündeten Hochofen eingesetzt, um Gusseisen zu erzeugen. Die folgende Verfügbarkeit von billigem Eisen war einer der Faktoren, die zur Industriellen Revolution führen. Zum Ende des 18. Jahrhunderts hat Gusseisen begonnen, Schmiedeeisen zu bestimmten Zwecken zu ersetzen, weil es preiswerter war. Der Kohlenstoff-Inhalt in Eisen wurde als der Grund für die Unterschiede in Eigenschaften von Schmiedeeisen, Gusseisen und Stahl bis zum 18. Jahrhundert nicht hineingezogen.

Seitdem Eisen preiswerter und reichlicher wurde, ist es auch ein Hauptstrukturmaterial im Anschluss an das Gebäude der innovativen ersten Eisenbrücke 1778 geworden.

Stahl

Stahl (mit dem kleineren Kohlenstoff-Inhalt als Roheisen, aber mehr als Schmiedeeisen) wurde zuerst in der Altertümlichkeit durch das Verwenden eines bloomery erzeugt. Schmiede in Luristan im westlichen Iran machten guten Stahl durch 1000 v. Chr. Dann verbesserte Versionen, der Stahl von Wootz durch Stahl von Indien und Damaskus durch China wurde ungefähr 300 B.C. und 500 n. Chr. beziehungsweise entwickelt. Diese Methoden wurden spezialisiert, und so ist Stahl keine Hauptware bis zu den 1850er Jahren geworden.

Neue Methoden, es durch Karburieren-Bars von Eisen im Zementierungsprozess zu erzeugen, wurden im 17. Jahrhundert n.Chr. ausgedacht. In der Industriellen Revolution wurden neue Methoden, Bar-Eisen ohne Holzkohle zu erzeugen, ausgedacht, und diese wurden später angewandt, um Stahl zu erzeugen. Gegen Ende der 1850er Jahre hat Henry Bessemer einen neuen Stahlerzeugungsprozess erfunden, blasende Luft durch geschmolzenes Roheisen einschließend, um Flussstahl zu erzeugen. Dieser gemachte Stahl viel mehr wirtschaftlich, dadurch zu Schmiedeeisen führend, das nicht mehr wird erzeugt.

Fundamente der modernen Chemie

Antoine Lavoisier hat die Reaktion des Wasserdampfs mit metallischem Eisen innerhalb einer Glüheisentube verwendet, um Wasserstoff in seinen Experimenten zu erzeugen, die zur Demonstration der Massenbewahrung führen. Die Oxydation von Anaerobic von Eisen bei der hohen Temperatur kann durch die folgenden Reaktionen schematisch vertreten werden:

: Fe + HO  FeO + H

:2 Fe + 3 HO  FeO + 3 H

:3 Fe + 4 HO  FeO + 4 H

Neue Entdeckungen

• Entdeckung der Wirkung von Mössbauer
• viele Enzyme verwenden Eisen im katalytischen Zentrum
• Nickel 56 ist das natürliche Endprodukt von Silikon, das in massiven Sternen brennt. Jedoch Nickel 56 Zerfall zu Kobalt 56 und dann zu stabilem Eisen 56, schließlich Eisen das reichlichste schwere Element erzeugt dadurch nucleosynthesis machend.
• Supraleitfähigkeit?
• magnetische Wirkung
• ferrocene

Industrieproduktion

Die Produktion von Eisen oder Stahl ist ein Prozess, der zwei Hauptstufen enthält, wenn das gewünschte Produkt Gusseisen nicht ist. Die erste Stufe soll Roheisen in einem Hochofen erzeugen. Wechselweise kann es direkt reduziert werden. Das zweite soll Schmiedeeisen oder Stahl von Roheisen durch einen weiteren Prozess machen.

Zu einigen beschränkten Zwecken wie Elektromagnet-Kerne wird reines Eisen durch die Elektrolyse einer Eisensulfat-Lösung erzeugt

Hochofen

Neunzig Prozent des ganzen Bergwerks von metallischen Erzen sind für die Förderung von Eisen. Industriell ist Eisenproduktion mit Eisenerzen, hauptsächlich hematite (nominell FeO) und Magneteisenstein (FeO) in einer carbothermic Reaktion (die Verminderung mit Kohlenstoff) in einem Hochofen bei Temperaturen von ungefähr 2000 °C verbunden. In einem Hochofen werden Eisenerz, Kohlenstoff in der Form des Colas und ein Fluss wie Kalkstein (der verwendet wird, um Silikondioxyd-Unreinheiten im Erz zu entfernen, das den Brennofen mit dem festen Material sonst behindern würde) in die Spitze des Brennofens gefüttert, während eine massive Druckwelle von erhitzter Luft, ungefähr 4 Tonnen pro Tonne Eisen, in den Brennofen am Boden gezwungen wird.

Im Brennofen reagiert das Cola mit Sauerstoff in der Luftdruckwelle, um Kohlenmonoxid zu erzeugen:

:2 C + O  2 CO

Das Kohlenmonoxid reduziert das Eisenerz (in der chemischen Gleichung unten, hematite) zu geschmolzenem Eisen, Kohlendioxyd im Prozess werdend:

:FeO + 3 CO  2 Fe + 3 CO

Etwas Eisen im niedrigeren Hoch-Temperaturgebiet des Brennofens reagiert direkt mit dem Cola:

:2 FeO + 3 C  4 Fe + 3 CO

Der Fluss ist da, um Unreinheiten im Erz, hauptsächlich Silikondioxyd-Sand und anderen Silikat zu schmelzen. Allgemeine Flüsse schließen Kalkstein (hauptsächlich Kalzium-Karbonat) und Dolomit (Karbonat des Kalzium-Magnesiums) ein. Andere Flüsse können abhängig von den Unreinheiten verwendet werden, die vom Erz entfernt werden müssen. In der Hitze des Brennofens zersetzt sich der Kalkstein-Fluss zu Kalzium-Oxyd (auch bekannt als gelöschter Kalk):

:CaCO  CaO + CO

Dann verbindet sich Kalzium-Oxyd mit dem Silikondioxyd, um eine flüssige Schlacke zu bilden.

:CaO + SiO  CaSiO

Die Schlacke schmilzt in der Hitze des Brennofens. Im Boden des Brennofens werden die geschmolzenen Schlacke-Hin- und Herbewegungen oben auf dem dichteren geschmolzenen Eisen und Öffnungen in der Seite des Brennofens geöffnet, um vom Eisen und der Schlacke getrennt herunterzulaufen. Das Eisen, einmal abgekühlt, wird Roheisen genannt, während die Schlacke als ein Material im Straßenaufbau verwendet werden kann oder mineralschlechte Böden für die Landwirtschaft zu verbessern

2005 wurden etwa 1,544 Millionen Metertonnen Eisenerz weltweit erzeugt. Gemäß dem britischen Geologischen Überblick war China der Spitzenerzeuger von Eisenerz mit mindestens einem Viertel-Weltanteil, der von Brasilien, Australien und Indien gefolgt ist.

Die direkte Eisenverminderung

Da Cola mehr geregelt wegen Umweltsorgen wird, sind alternative Methoden, Eisen zu bearbeiten, entwickelt worden. Einer von ihnen ist als die direkte Eisenverminderung bekannt. Es reduziert Eisenerz auf eine Puder-Substanz genannt Schwamm-Eisen, das für die Stahlerzeugung passend ist. Es gibt zwei Hauptreaktionen, die im direkten Verminderungsprozess weitergehen:

Erdgas wird (mit der Hitze und einem Katalysator) teilweise oxidiert:

:2 CH + O  2 CO + 4 H

Dieses Benzin wird dann mit Eisenerz in einem Brennofen behandelt, festes Schwamm-Eisen erzeugend:

:FeO + CO + 2 H  2 Fe + CO + 2 HO

Kieselerde wird durch das Hinzufügen eines Flusses, d. h. Kalksteins später entfernt.

Weitere Prozesse

Roheisen ist nicht reines Eisen, aber ließ 4-5-%-Kohlenstoff darin mit kleinen Beträgen anderer Unreinheiten wie Schwefel, Magnesiums, Phosphors und Mangans auflösen. Da der Kohlenstoff die Hauptunreinheit ist, wird das Eisen (Roheisen) spröde und hart. Diese Form von Eisen, auch bekannt als Gusseisen, wird verwendet, um Artikel in Gießereien wie Öfen, Pfeifen, Heizkörper, Laternenpfähle und Schienen zu werfen.

Wechselweise kann Roheisen in Stahl (mit bis zu ungefähr 2 % Kohlenstoff) oder Schmiedeeisen (gewerblich reines Eisen) gemacht werden. Verschiedene Prozesse sind dafür, einschließlich Schmuck-Schmieden, puddling Brennöfen, Konverter von Bessemer, offene Herd-Brennöfen, grundlegende Sauerstoff-Brennöfen und elektrische Kreisbogen-Brennöfen verwendet worden. In allen Fällen ist das Ziel, einige oder den ganzen Kohlenstoff zusammen mit anderen Unreinheiten zu oxidieren. Andererseits können andere Metalle hinzugefügt werden, um Legierungsstahle zu machen.

Die Härte des Stahls hängt von seinem Kohlenstoff-Inhalt ab: je höher der Prozentsatz Kohlenstoff, desto größer die Härte und das kleinere die Geschmeidigkeit. Die Eigenschaften des Stahls können auch durch mehrere Methoden geändert werden.

Das Ausglühen ist mit der Heizung eines Stückes von Stahl zu 700-800 °C seit mehreren Stunden und dann dem allmählichen Abkühlen verbunden. Es macht den Stahl weicher und bearbeitungsfähiger.

Stahl kann durch das kalte Arbeiten gehärtet werden. Das Metall wird gebogen oder in seine Endgestalt bei einer relativ kühlen Temperatur gehämmert. Kaltes Fälschen ist das Pressstück eines Stückes von Stahl in die Gestalt durch eine schwere Presse. Rucke werden durch das kalte Fälschen allgemein gemacht. Das kalte Rollen, das mit dem Bilden einer dünneren, aber härteren Platte und der kalten Zeichnung verbunden ist, die eine dünnere, aber stärkere Leitung macht, ist zwei andere Methoden des kalten Arbeitens. Um den Stahl zu härten, wird es zum glühend heißen und dann abgekühltes durch das Löschen davon im Wasser geheizt. Es wird härter und spröder. Wenn es zu gehärtet wird, wird es dann zu einer erforderlichen Temperatur geheizt und erlaubt kühl zu werden. Der so gebildete Stahl ist weniger spröde.

Wärmebehandlung ist eine andere Weise, Stahl zu härten. Der Stahl wird glühend heiß geheizt, ist dann schnell kühl geworden. Die Eisenkarbid-Moleküle werden durch die Hitze zersetzt, aber haben Zeit nicht, um sich zu bessern. Da die freien Kohlenstoff-Atome durchstochen werden, macht es den Stahl viel härter und stärker als vorher.

Manchmal werden sowohl Schwierigkeit als auch Härte gewünscht. Ein Prozess hat gerufen das Fall-Härten kann verwendet werden. Stahl wird zu ungefähr 900 °C geheizt, die dann in Öl oder Wasser getaucht sind. Der Kohlenstoff vom Ölkanister verbreitet sich in den Stahl, die Oberfläche sehr hart machend. Die Oberfläche wird schnell kühl, aber das Innere wird langsam kühl, eine äußerst harte Oberfläche und eine haltbare, widerstandsfähige innere Schicht machend.

Eisen kann passivated durch das Tauchen davon in eine konzentrierte saure Stickstofflösung sein. Das bildet eine Schutzschicht von Oxyd auf dem Metall, es vor der weiteren Korrosion schützend.

Anwendungen

Metallurgisch

Eisen ist am weitesten verwendet aller Metalle, für 95 % der Weltmetallproduktion verantwortlich seiend. Seine niedrigen Kosten und hohe Kraft machen es unentbehrlich in Technikanwendungen wie der Aufbau der Maschinerie und Werkzeugmaschinen, Automobile, der Rümpfe von großen Schiffen und Strukturbestandteile für Gebäude. Da reines Eisen ziemlich weich ist, wird es meistens in der Form von Stahl verwendet.

Gewerblich verfügbares Eisen wird gestützt auf der Reinheit und dem Überfluss an Zusätzen klassifiziert. Roheisen hat 3.5-4.5-%-Kohlenstoff und enthält unterschiedliche Beträge von Verseuchungsstoffen wie Schwefel, Silikon und Phosphor. Roheisen ist nicht ein verkäufliches Produkt, aber eher eine Zwischenstufe in der Produktion von Gusseisen und Stahl von Eisenerz. Gusseisen enthält 2-4-%-Kohlenstoff, 1-6-%-Silikon und kleine Beträge von Mangan. Verseuchungsstoffe präsentieren in Roheisen, die negativ materielle Eigenschaften, wie Schwefel und Phosphor betreffen, sind auf ein annehmbares Niveau reduziert worden. Es hat einen Schmelzpunkt im Rahmen 1420-1470 K, der niedriger ist als jeder seiner zwei Hauptbestandteile, und ihn das erste zu schmelzende Produkt macht, wenn Kohlenstoff und Eisen zusammen geheizt werden. Seine mechanischen Eigenschaften ändern sich außerordentlich, der Abhängige auf den Form-Kohlenstoff nimmt in der Legierung.

"Weiße" Wurf-Eisen enthalten ihren Kohlenstoff in der Form von cementite oder Eisenkarbid. Diese harte, spröde Zusammensetzung beherrscht die mechanischen Eigenschaften von weißen Wurf-Eisen, sie hart, aber unwiderstandsfähig gegen Stoß machend. Die gebrochene Oberfläche eines weißen Gusseisens ist mit feinen Seiten des gebrochenen Karbids, eines sehr blassen, silberfarbenen, glänzenden Materials, folglich die Bezeichnung voll.

In grauem Eisen besteht der Kohlenstoff frei als feine Flocken des Grafits, und macht auch das Material spröde wegen der Betonung erhebenden Natur der scharfen schneidenden Flocken des Grafits. Eine neuere Variante von grauem Eisen, gekennzeichnet als hämmerbares Eisen wird besonders mit Spur-Beträgen von Magnesium behandelt, um die Gestalt des Grafits zu Sphäroiden oder Knötchen zu verändern, gewaltig die Schwierigkeit und Kraft des Materials vergrößernd.

Schmiedeeisen enthält weniger als 0.25 % Kohlenstoff. Es ist ein zähes, verformbares Produkt, aber nicht so schmelzbar wie Roheisen. Wenn gehont, zu einem Rand verliert es es schnell. Schmiedeeisen wird durch die Anwesenheit feiner Fasern der im Metall verführten Schlacke charakterisiert. Schmiedeeisen ist mehr Korrosion, die widerstandsfähig ist als Stahl. Es ist fast durch Flussstahl für traditionelle "Schmiedeeisen"-Produkte und blacksmithing völlig ersetzt worden.

Flussstahl korrodiert mehr sogleich als Schmiedeeisen, aber ist preiswerter und weiter verfügbar. Flussstahl enthält 2.0-%-Kohlenstoff oder weniger, mit kleinen Beträgen von Mangan, Schwefel, Phosphor und Silikon. Legierungsstahle enthalten unterschiedliche Beträge von Kohlenstoff sowie anderen Metallen, wie Chrom, Vanadium, Molybdän, Nickel, Wolfram usw. Ihr Legierungsinhalt erhebt ihre Kosten, und so werden sie gewöhnlich nur für den Fachmann-Gebrauch angestellt. Ein allgemeiner Legierungsstahl ist aber rostfreier Stahl. Neue Entwicklungen in der Eisenmetallurgie haben eine wachsende Reihe von mikrobeeinträchtigten Stahlen erzeugt, auch hat 'HSLA' oder hohe Kraft genannt, beeinträchtigen Sie niedrig Stahle, winzige Hinzufügungen enthaltend, um hohe Kräfte und häufig sensationelle Schwierigkeit an minimalen Kosten zu erzeugen.

Abgesondert von traditionellen Anwendungen wird Eisen auch für den Schutz vor der ionisierenden Strahlung verwendet. Obwohl es leichter ist als ein anderes traditionelles Schutzmaterial, Leitung, ist es mechanisch viel stärker. Die Verdünnung der Radiation als eine Funktion der Energie wird im Graphen gezeigt.

Der Hauptnachteil von Eisen und Stahl ist, dass reines Eisen und der grösste Teil seiner Legierung, schlecht unter Rost wenn nicht geschützt irgendwie leiden. Malerei, Galvanisation, Passivierung, Plastiküberzug und das Bläuen werden alle verwendet, um Eisen vor Rost durch das Ausschließen von Wasser und Sauerstoff oder durch den cathodic Schutz zu schützen.

Zusammensetzungen

Obwohl seine metallurgische Rolle in Bezug auf Beträge dominierend ist, sind Eisenzusammensetzungen in der Industrie durchdringend, ebenso in vielem Nische-Gebrauch verwendet. Eisenkatalysatoren werden im Prozess von Haber-Bosch für die Produktion von Ammoniak und dem Prozess von Fischer-Tropsch für die Konvertierung des Kohlenmonoxids zu Kohlenwasserstoffen für Brennstoffe und Schmiermittel traditionell verwendet. Das bestäubte Eisen in einem acidic Lösungsmittel wurde in der Verminderung von Bechamp die Verminderung von nitrobenzene zum Anilin verwendet.

Eisen (III) Chlorid findet Gebrauch in der Wasserreinigung und Abwasser-Behandlung, in der Einfärbung von Stoff, als ein Farbstoff in Farben, als ein Zusatz im Tierfutter, und als ein etchant für Kupfer in der Fertigung von gedruckten Leiterplatten. Es kann auch in Alkohol aufgelöst werden, um Tinktur von Eisen zu bilden. Die anderen Halogenide neigen dazu, auf den Laborgebrauch beschränkt zu werden.

Eisen (II) Sulfat wird als ein Vorgänger zu anderen Eisenzusammensetzungen verwendet. Es wird auch verwendet, um Chromat in Zement zu reduzieren. Es wird verwendet, um Nahrungsmittel und Vergnügen-Eisenmangel-Anämie zu kräftigen. Das ist sein Hauptgebrauch. Eisen (III) Sulfat wird in sich niederlassenden Minutenabwasser-Partikeln in Zisterne-Wasser verwendet. Eisen (II) Chlorid wird als ein Reduzieren von ausflockendem Reagenz, in der Bildung von Eisenkomplexen und magnetischen Eisenoxiden, und als ein abnehmender Agent in der organischen Synthese verwendet.

Biologische Rolle

Eisen ist in der Biologie reichlich. Eisenproteine werden in allen lebenden Organismen im Intervall vom evolutionär primitiven archaea Menschen gefunden. Die Farbe des Bluts ist wegen des Hämoglobins, eines eisenhaltigen Proteins. Wie illustriert, durch das Hämoglobin wird Eisen häufig zu cofactors z.B in hemes gebunden. Die Eisenschwefel-Trauben sind durchdringend und schließen nitrogenase, die für das biologische Stickstoff-Fixieren verantwortlichen Enzyme ein. Einflussreiche Evolutionstheorien haben eine Rolle für Eisensulfide in der Eisenschwefel-Welttheorie angerufen.

Eisen ist ein notwendiges in fast allen lebenden Organismen gefundenes Spurenelement. Eisenhaltige Enzyme und Proteine, häufig heme prothetische Gruppen enthaltend, nehmen an vielen biologischen Oxydationen und am Transport teil. Beispiele von in höheren Organismen gefundenen Proteinen schließen Hämoglobin, cytochrome ein (sieh hohes-valent Eisen), und catalase.

Bioinorganic vergleicht sich

Die meistens bekannten und studierten "bioinorganic" Zusammensetzungen von Eisen (d. h., Eisenzusammensetzungen, die in der Biologie verwendet sind), sind die heme Proteine: Beispiele sind Hämoglobin, myoglobin, und cytochrome P450. Diese Zusammensetzungen können Benzin transportieren, Enzyme bauen, und in überwechselnden Elektronen verwendet werden. Metalloproteins sind eine Gruppe von Proteinen mit dem Metallion cofactors. Einige Beispiele von Eisen metalloproteins sind ferritin und rubredoxin. Viele für das Leben lebenswichtige Enzyme enthalten Eisen, wie catalase, lipoxygenases, und ZORN-BP.

Gesundheit und Diät

Eisen ist durchdringende aber besonders reiche Quellen von diätetischem Eisen schließen rotes Fleisch, Linsen, Bohnen, Geflügel, Fisch, Blatt-Gemüsepflanzen, tofu, Kichererbsen ein, schwarzäugige Erbsen, Rotwein-Melasse, haben Brot gekräftigt, und haben Frühstückszerealien gekräftigt. Das Eisen in niedrigen Beträgen wird in der Melasse, teff und farina gefunden. Das Eisen in Fleisch (heme Eisen) wird leichter absorbiert als Eisen in Gemüsepflanzen. Obwohl einige Studien darauf hinweisen, dass heme/hemoglobin von rotem Fleisch Effekten hat, die die Wahrscheinlichkeit des colorectal Krebses vergrößern können, gibt es noch eine Meinungsverschiedenheit und sogar einige Studien, die darauf hinweisen, dass es nicht genug Beweise gibt, um solche Ansprüche zu unterstützen.

Durch diätetische Ergänzungen zur Verfügung gestelltes Eisen wird häufig als Eisen (II) fumarate gefunden, obwohl Eisensulfat preiswerter ist und ebenso gut absorbiert wird. Elementares Eisen oder reduziertes Eisen, trotz des absorbieret an nur einem Drittel zu zwei Dritteln die Leistungsfähigkeit (hinsichtlich des Eisensulfats), wird häufig zu Nahrungsmitteln wie Frühstückszerealien oder bereichertes Weizen-Mehl hinzugefügt. Eisen ist für den Körper am verfügbarsten, wenn chelated zu Aminosäuren und auch für den Gebrauch als eine allgemeine Eisenergänzung verfügbar ist. Häufig ist die Aminosäure gewählt für diesen Zweck die preiswerteste und allgemeinste Aminosäure, glycine, "zu Eisen glycinate" Ergänzungen führend. Recommended Dietary Allowance (RDA) für Eisen ändert sich beträchtlich gestützt auf dem Alter, Geschlecht und Quelle von diätetischem Eisen (hat mit Sitz in heme Eisen höhere Bioverfügbarkeit). Säuglings können Eisenergänzungen verlangen, wenn sie die Milch der aus der Flasche ernährten Kuh sind. Blutspender und schwangere Frauen sind an der speziellen Gefahr von niedrigen Eisenniveaus und werden häufig empfohlen, ihre Eisenaufnahme zu ergänzen.

Auffassungsvermögen und Lagerung

Eisenerwerb wirft ein Problem für aerobic Organismen auf, weil Eiseneisen schlecht auflösbarer naher neutraler pH ist. So haben Bakterien hohe Sympathie ing entwickelt Agenten haben siderophores genannt.

Nach dem Auffassungsvermögen, in Zellen, wird Eisenlagerung sorgfältig geregelt; "freie" Eisenionen bestehen als solcher nicht. Ein Hauptbestandteil dieser Regulierung ist das Protein transferrin, der Eisenionen bindet, die vom Duodenum absorbiert sind, und ihn im Blut zu Zellen trägt. In Tieren, Werken und Fungi, ist Eisen häufig das in den heme Komplex vereinigte Metallion. Heme ist ein wesentlicher Bestandteil von cytochrome Proteinen, die redox Reaktionen, und Sauerstoff-Transportunternehmen-Proteine wie Hämoglobin, myoglobin, und leghemoglobin vermitteln.

Anorganisches Eisen trägt zu redox Reaktionen in den Eisenschwefel-Trauben von vielen Enzymen, wie nitrogenase (beteiligt an der Synthese von Ammoniak vom Stickstoff und Wasserstoff) und hydrogenase bei. Non-heme Eisenproteine schließen das Enzym-Methan monooxygenase ein (oxidiert Methan zum Methanol), ribonucleotide reductase (reduziert ribose auf deoxyribose; DNA-Biosynthese), hemerythrins (Sauerstoff-Transport und Fixieren in wirbellosen Seetieren) und purpurrote Säure phosphatase (Hydrolyse von Phosphat esters).

Eisenvertrieb wird in Säugetieren teilweise schwer geregelt, weil Eisenionen ein hohes Potenzial für die biologische Giftigkeit haben.

Regulierung des Auffassungsvermögens

Eisenauffassungsvermögen wird durch den menschlichen Körper dicht geregelt, der keine geregelten physiologischen Mittel von excreting Eisen hat. Nur kleine Beträge von Eisen werden täglich wegen mucosal und Haut epithelische Zellhäutung verloren, so ist die Kontrolle von Eisenniveaus größtenteils durch die Regulierung des Auffassungsvermögens.

Die Regulierung des Eisenauffassungsvermögens wird in einigen Menschen infolge eines genetischen Defekts verschlechtert, der zum HLA-H Gengebiet auf dem Chromosom 6 kartografisch darstellt. In diesen Leuten kann übermäßige Eisenaufnahme auf Eisenüberlastungsunordnungen wie hemochromatosis hinauslaufen. Viele Menschen haben eine genetische Empfänglichkeit für die Eisenüberlastung, ohne es zu begreifen oder einer Familiengeschichte des Problems bewusst zu sein. Deshalb wird es empfohlen, dass Leute Eisenergänzungen nicht nehmen, wenn sie unter dem Eisenmangel nicht leiden und einen Arzt befragt haben. Wie man schätzt, verursacht Hemochromatosis Krankheit zwischen 0.3 und 0.8 % von Weißen.

MRI findet, dass Eisen im hippocampus des Verstands von denjenigen mit Alzheimerkrankheit und im substantia nigra von denjenigen mit Krankheit von Parkinson anwächst.

Durchlässige reaktive Barrieren

Null-Valent-Eisen ist das reaktive Hauptmaterial für durchlässige reaktive Barrieren.

Vorsichtsmaßnahmen

Große Beträge von aufgenommenem Eisen können übermäßige Niveaus von Eisen im Blut verursachen. Hohe Blutniveaus von freiem Eiseneisen reagieren mit Peroxyden, um freie Radikale zu erzeugen, die hoch reaktiv sind und DNA, Proteine, lipids, und andere Zellbestandteile beschädigen können. So kommt Eisengiftigkeit vor, wenn es freies Eisen in der Zelle gibt, die allgemein vorkommt, wenn Eisenniveaus die Kapazität von transferrin überschreiten, das Eisen zu binden. Der Schaden an den Zellen der gastrointestinal Fläche kann sie auch davon abhalten, Eisenabsorption zu regeln, die zu weiteren Zunahmen in Blutniveaus führt. Eisen beschädigt normalerweise Zellen im Herzen, der Leber und anderswohin, der bedeutende nachteilige Effekten, einschließlich Komas, metabolischer Azidose, Stoßes, Leber-Misserfolgs, coagulopathy, erwachsenen Atmungsqual-Syndroms, langfristigen Organ-Schadens und sogar Todes verursachen kann. Menschen erfahren Eisengiftigkeit über 20 Milligrammen Eisen für jedes Kilogramm der Masse, und 60 Milligramme pro Kilogramm werden als eine tödliche Dosis betrachtet. Der Überverbrauch von Eisen, häufig das Ergebnis von Kindern, die große Mengen von für den erwachsenen Verbrauch beabsichtigten Eisensulfat-Blöcken essen, ist eine der allgemeinsten toxikologischen Todesursachen in unter sechs Kindern. Dietary Reference Intake (DRI) verzeichnet das Erträgliche Obere Aufnahme-Niveau (UL) für Erwachsene als 45 Mg/Tag. Für Kinder weniger als vierzehn Jahre alt ist der UL 40 Mg/Tag.

Das medizinische Management der Eisengiftigkeit wird kompliziert, und kann Gebrauch genannten deferoxamine eines spezifischen chelating Agenten einschließen, um Übereisen vom Körper zu binden und zu vertreiben.

Siehe auch

• El Mutún in Bolivien, wo 20 % des zugänglichen Eisens in der Welt gelegen werden.
• Eisenfruchtbarmachung - hat Fruchtbarmachung von Ozeanen vorgeschlagen, um phytoplankton Wachstum zu stimulieren.
• Eisen (Metapher)
• Eisen in der Volkskunde
• Liste von Ländern durch die Eisenproduktion
• Pelletising - Prozess der Entwicklung von Eisenerz-Kügelchen.
• Rostbeständiges Eisen

Bücher

• H. R. Schubert, Geschichte der britischen Eisen- und Stahlindustrie... bis 1775 n.Chr. (Routledge, London, 1957)
• R. F. Tylecote, Geschichte der Metallurgie (Institut für Materialien, London 1992).
• R. F. Tylecote, 'Eisen in der Industriellen Revolution' in J. Tag und R. F. Tylecote, Die Industrielle Revolution in Metallen (Institut für Materialien 1991), 200-60.

Links

• WebElements.com - Eisen
• Es ist - Eisen elementar
• Die am dichtesten bestimmten Kerne
• Kristallstruktur von Eisen
• Chemie in seinem Element podcast (MP3) von der Königlichen Gesellschaft der Chemie-Welt der Chemie: Eisen
• Das Periodensystem von Videos: Eisen