17. د - العناصر: الحديد ، الخصائص العامة ، الخواص. أكاسيد وهيدروكسيدات ، KO و OM ، مميزة ، بيورول ، القدرة على تكوين معقد.

1. الخصائص العامة.

حديد - عنصر د من المجموعة الفرعية الثانوية للمجموعة الثامنة من الفترة الرابعة من PSCE برقم ذري 26.

أحد أكثر المعادن انتشارًا في القشرة الأرضية (يأتي في المرتبة الثانية بعد الألمنيوم).

مادة بسيطة للحديد هو معدن فضي-أبيض مرن مع تفاعل كيميائي عالي: الحديد بسرعة يتآكلفي درجات حرارة عالية أو رطوبة عالية في الهواء.

4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe (OH) 3

في الأكسجين النقي ، يحترق الحديد ، وفي حالة التشتت الدقيق ، يشتعل تلقائيًا في الهواء.

3Fe + 2O2 = FeO + Fe2O3

3Fe + 4H2O = FeO * Fe2O3

FeO * Fe2O3 = Fe3O4 (مقياس حديدي)

في الواقع ، يُطلق على الحديد عادةً سبائكه التي تحتوي على نسبة منخفضة من الشوائب (تصل إلى 0.8٪) ، والتي تحافظ على نعومة وليونة المعدن النقي. ولكن في الممارسة العملية ، يتم استخدام سبائك الحديد مع الكربون في كثير من الأحيان: الفولاذ (حتى 2.14 بالوزن ٪ كربون) والحديد الزهر (أكثر من 2.14 بالوزن ٪ كربون) ، وكذلك الفولاذ المقاوم للصدأ (المخلوط) مع إضافة السبائك المعادن (الكروم والمنغنيز والنيكل وما إلى ذلك). مجموعة الخصائص المحددة للحديد وسبائكه تجعله "المعدن رقم 1" من حيث الأهمية بالنسبة للإنسان.

في الطبيعة ، نادرًا ما يوجد الحديد في شكله النقي ، وغالبًا ما يوجد في تكوين نيازك الحديد والنيكل. نسبة انتشار الحديد في القشرة الأرضية هي 4.65٪ (المرتبة الرابعة بعد O ، Si ، Al). ويعتقد أيضًا أن الحديد يشكل معظم نواة الأرض.

2- العقارات

1.المادية SV-va.الحديد معدن نموذجي ، في الحالة الحرة يكون أبيض فضي مع صبغة رمادية. المعدن النقي مطيل ، والشوائب المختلفة (على وجه الخصوص - الكربون) تزيد من صلابته وهشاشته. وضوحا تمتلك الخصائص المغناطيسية. غالبًا ما يتم تمييز ما يسمى ب "ثالوث الحديد" - مجموعة من ثلاثة معادن (الحديد Fe ، الكوبالت ، النيكل نيكل) ، والتي لها خصائص فيزيائية متشابهة ، وأنصاف أقطار ذرية وقيم كهربية.

2.Chem.sv-va.

يتميز الحديد بحالة أكسدة الحديد - +2 و +3.

حالة الأكسدة +2 تقابل أكسيد أسود Fe O وهيدروكسيد أخضر Fe (OH) 2. إنها أساسية. في الأملاح ، يوجد Fe (+2) ككاتيون. Fe (+2) عامل اختزال ضعيف.

حالة الأكسدة +3 تتوافق مع أكسيد أحمر-بني Fe 2 O 3 وهيدروكسيد بني Fe (OH) 3. فهي مذبذبة بطبيعتها ، على الرغم من أنها حمضية ، ويتم التعبير عن خصائصها الأساسية بشكل سيء. لذلك ، Fe 3+ أيونات تمامًا متحللحتى في بيئة حمضية. Fe (OH) 3 يذوب (وحتى مع ذلك ليس تمامًا) ، فقط في القلويات المركزة. يتفاعل Fe 2 O 3 مع القلويات فقط عند الاندماج ، معطيًا الفريت(الأملاح الحمضية الرسمية للحمض الحر غير الموجود HFeO 2):

غالبًا ما يُظهر الحديد (+3) خصائص مؤكسدة ضعيفة.

حالات الأكسدة +2 و +3 تمر بسهولة فيما بينها عندما تتغير ظروف الأكسدة والاختزال.

بالإضافة إلى ذلك ، يوجد أكسيد Fe 3 O 4 ، حالة الأكسدة الرسمية للحديد التي تكون فيها +8/3. ومع ذلك ، يمكن أيضًا اعتبار هذا أكسيد الحديد (II) فيريت Fe +2 (Fe +3 O 2) 2.

هناك أيضًا حالة أكسدة تبلغ +6. لا يوجد أكسيد وهيدروكسيد المقابل في شكل حر ، ولكن تم الحصول على أملاح - حديدي (على سبيل المثال ، K 2 FeO 4). الحديد (+6) فيها على شكل أنيون. الفرات هي عوامل مؤكسدة قوية.

الحديد المعدني النقي مستقر في الماء والمحاليل المخففة القلويات... لا يذوب الحديد في أحماض النيتريك والكبريتيك المركزة على البارد بسبب تخميل السطح المعدني بفيلم أكسيد قوي. يتفاعل حامض الكبريتيك المركز الساخن ، باعتباره عامل مؤكسد أقوى ، مع الحديد.

مع محلول ملحيومخفف (حوالي 20٪) كبريتية الأحماضيتفاعل الحديد لتكوين أملاح الحديد (II):

عندما يتفاعل الحديد مع حوالي 70٪ من حمض الكبريتيك عند تسخينه ، يستمر التفاعل مع التكوين كبريتات الحديد (III):

3-الأكاسيد والهيدروكسيدات ، KO و OM har-ka ...

مركبات الحديد (II)

أكسيد الحديد (II) FeO له خصائص أساسية ، وقاعدة Fe (OH) 2 تتوافق معه. أملاح الحديد (II) ذات لون أخضر فاتح. عند تخزينها ، خاصة في الهواء الرطب ، تتحول إلى اللون البني بسبب أكسدة الحديد (III). تحدث نفس العملية أثناء تخزين المحاليل المائية لأملاح الحديد (II):

من أملاح الحديد (II) في المحاليل المائية مستقرة ملح موهر- كبريتات الأمونيوم المزدوجة والحديد (II) (NH 4) 2 Fe (SO 4) 2 6H 2 O.

يمكن أن يكون كاشف أيونات Fe 2+ في المحلول سداسي البوتاسيوم (III)ك 3 (ملح الدم الأحمر). عندما تتفاعل Fe 2+ و 3− أيونات ، تتشكل المادة المترسبة أزرق Turnboolean:

للتحديد الكمي للحديد (II) في المحلول ، استخدم الفينانثرولينتشكيل مركب FePhen 3 أحمر مع الحديد (II) في نطاق واسع من الأس الهيدروجيني (4-9)

مركبات الحديد (III)

أكسيد الحديد (III) Fe 2 O 3 ضعيف الأمفوترين، يتم الرد عليها بقاعدة أضعف من Fe (OH) 2 ، Fe (OH) 3 ، والتي تتفاعل مع الأحماض:

أملاح Fe 3+ عرضة لتكوين هيدرات بلورية. في نفوسهم ، عادة ما يكون Fe 3+ ion محاطًا بستة جزيئات ماء. هذه الأملاح لونها وردي أو أرجواني ، ويتحلل أيون Fe 3+ بالماء بالكامل حتى في البيئة الحمضية. عند درجة الحموضة> 4 ، يترسب هذا الأيون بالكامل تقريبًا مثل Fe (OH) 3:

مع التحلل المائي الجزئي لأيون Fe 3+ ، يتشكل الأكسو متعدد النوى و hydroxocations ، مما يجعل المحاليل بنية اللون ، والخصائص الرئيسية لهيدروكسيد الحديد (III) Fe (OH) 3 ضعيفة للغاية. إنه قادر على التفاعل فقط مع المحاليل القلوية المركزة:

تكون مركبات هيدروكسو الحديد (III) الناتجة مستقرة فقط في المحاليل القلوية القوية. عندما يتم تخفيف المحاليل بالماء ، يتم إتلافها ، ويترسب Fe (OH) 3.

عندما يتم خلطه مع القلويات وأكاسيد معادن أخرى ، فإن Fe 2 O 3 يشكل مجموعة متنوعة من الفريت:

يتم تقليل مركبات الحديد (III) في المحاليل بواسطة الحديد المعدني:

الحديد (III) قادر على تكوين كبريتات مزدوجة ذات شحنة مفردة الايونات الموجبةنوع الشب، على سبيل المثال ، KFe (SO 4) 2 - شب حديد البوتاسيوم ، (NH 4) Fe (SO 4) 2 - شب حديد الأمونيوم ، إلخ.

للكشف النوعي عن مركبات الحديد (III) في المحلول ، يتم استخدام التفاعل النوعي لأيونات Fe 3+ مع أيونات الثيوسيانات SCN − ... عندما تتفاعل Fe 3+ أيونات مع SCN - الأنيونات ، يتكون خليط من مركبات ثيوسيانات حمراء زاهية من الحديد 2+ ، + ، Fe (SCN) 3 ، -. يعتمد تكوين الخليط (ومن ثم كثافة لونه) على عوامل مختلفة ؛ لذلك ، فإن هذه الطريقة غير قابلة للتطبيق لتحديد نوعي دقيق للحديد.

كاشف آخر عالي الجودة لأيونات Fe 3+ هو سداسي البوتاسيوم (II)ك 4 (ملح الدم الأصفر). ينتج عن تفاعل Fe 3+ و 4− أيونات ترسب أزرق لامع الأزرق البروسي:

مركبات الحديد (السادس)

فيراتا- ملح حامض الحديد الخالي غير الموجود H 2 FeO4. وهي مركبات بنفسجية اللون تشبه البرمنجنات في خواصها المؤكسدة والكبريتات في الذوبان. يتم الحصول على Ferrates بفعل الغازي الكلورأو الأوزونعلى تعليق Fe (OH) 3 في القلويات ، على سبيل المثال ، ferrate البوتاسيوم (VI) K 2 FeO 4. القوارض أرجوانية.

يمكن أيضًا الحصول على Ferrata التحليل الكهربائي 30٪ محلول قلوي على أنود حديدي:

الفرات مؤكسدات قوية. في بيئة حمضية ، تتحلل مع إطلاق الأكسجين:

يتم استخدام الخصائص المؤكسدة للقرش تطهير المياه.

4 بيورول

1) في الكائنات الحية ، يعد الحديد عنصرًا مهمًا من العناصر النزرة التي تحفز عمليات تبادل الأكسجين (التنفس).

2) عادة ما يدخل الحديد في الإنزيمات على شكل مركب ، ويتواجد هذا المركب بشكل خاص في الهيموجلوبين - وهو البروتين الأكثر أهمية الذي يوفر نقل الأكسجين بالدم إلى جميع أعضاء الإنسان والحيوان. وهو الذي يلطخ الدم بلون أحمر مميز.

4) يمكن أن يكون لجرعة زائدة من الحديد (200 مجم أو أكثر) تأثيرات سامة. جرعة زائدة من الحديد تثبط نظام مضادات الأكسدة في الجسم ، لذلك لا ينصح باستخدام مكملات الحديد للأشخاص الأصحاء.

الحديد هو العنصر الثامن في الفترة الرابعة في الجدول الدوري. رقمه في الجدول (ويسمى أيضًا ذريًا) هو 26 ، وهو ما يتوافق مع عدد البروتونات في النواة والإلكترونات في غلاف الإلكترون. يتم تحديده بالحرفين الأولين من مكافئته اللاتينية - Fe (لاتيني فيروم - يُقرأ على أنه "ferrum"). الحديد هو ثاني أكثر العناصر شيوعًا في قشرة الأرض ، وتبلغ النسبة 4.65٪ (والأكثر شيوعًا هو الألمنيوم ، Al). في شكله الأصلي ، يعد هذا المعدن نادرًا جدًا ؛ وغالبًا ما يتم تعدينه من خام مختلط بالنيكل.

في تواصل مع

ما هي طبيعة هذا الارتباط؟ يتكون الحديد كذرة من شبكة بلورية معدنية ، مما يضمن صلابة المركبات التي تحتوي على هذا العنصر والاستقرار الجزيئي. في هذا الصدد ، يعتبر هذا المعدن مادة صلبة نموذجية ، على عكس الزئبق ، على سبيل المثال.

الحديد كمادة بسيطة- معدن فضي اللون مع خصائص نموذجية لهذه المجموعة من العناصر: المرونة ، اللمعان المعدني والليونة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الحديد شديد التفاعل. تتضح الخاصية الأخيرة من حقيقة أن الحديد يتآكل بسرعة كبيرة في وجود درجة حرارة عالية ورطوبة مناسبة. في الأكسجين النقي ، يحترق هذا المعدن جيدًا ، وإذا فتحته إلى جزيئات صغيرة جدًا ، فلن يحترق فقط ، بل يشتعل تلقائيًا.

غالبًا ما نطلق على الحديد ليس معدنًا نقيًا ، ولكن سبائكه المحتوية على الكربون ، على سبيل المثال ، الفولاذ (<2,14% C) и чугун (>2.14٪ ج). تعتبر السبائك أيضًا ذات أهمية صناعية كبيرة ، حيث تضاف إليها معادن السبائك (النيكل والمنغنيز والكروم وغيرها) ، مما يؤدي إلى أن يصبح الفولاذ غير قابل للصدأ ، أي سبائك. وبالتالي ، بناءً على ذلك ، يصبح من الواضح ما هو التطبيق الصناعي الواسع الذي يمتلكه هذا المعدن.

خاصية الحديد

الخصائص الكيميائية للحديد

دعنا نلقي نظرة فاحصة على ميزات هذا العنصر.

خصائص مادة بسيطة

• الأكسدة في الهواء عند الرطوبة العالية (عملية تآكل):

4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe (OH) 3 - هيدروكسيد الحديد (III) (هيدروكسيد)

• احتراق سلك الحديد في الأكسجين مع تكوين أكسيد مختلط (يحتوي على عنصر بحالة أكسدة +2 وحالة أكسدة +3):

3Fe + 2O2 = Fe3O4 (مقياس حديدي). يكون التفاعل ممكنًا عند التسخين إلى 160 درجة مئوية.

• التفاعل مع الماء عند درجات حرارة عالية (600-700 درجة مئوية):

3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2

• التفاعلات مع اللافلزات:

أ) التفاعل مع الهالوجينات (مهم! في هذا التفاعل يكتسب حالة أكسدة العنصر +3)

2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3 - كلوريد الحديديك

ب) التفاعل مع الكبريت (مهم! في هذا التفاعل ، يكون للعنصر حالة أكسدة +2)

يمكن الحصول على كبريتيد الحديد (III) - Fe2S3 عن طريق تفاعل آخر:

Fe2O3 + 3H2S = Fe2S3 + 3H2O

ج) تكوين البيريت

Fe + 2S = FeS2 - بيريت. انتبه إلى حالة أكسدة العناصر التي يتكون منها هذا المركب: Fe (+2) ، S (-1).

• التفاعل مع الأملاح المعدنية ، يقف في السلسلة الكهروكيميائية للأنشطة المعدنية على يمين الحديد:

Fe + CuCl2 = FeCl2 + Cu - كلوريد الحديد (II)

• التفاعل مع الأحماض المخففة (على سبيل المثال ، الهيدروكلوريك والكبريتيك):

Fe + HBr = FeBr2 + H2

Fe + HCl = FeCl2 + H2

لاحظ أن هذه التفاعلات تنتج الحديد في حالة الأكسدة +2.

• في الأحماض غير المخففة ، وهي أقوى العوامل المؤكسدة ، يكون التفاعل ممكنًا فقط عند تسخينه ؛ في الأحماض الباردة ، يتم تخميل المعدن:

Fe + H2SO4 (مركّز) = Fe2 (SO4) 3 + 3SO2 + 6H2O

Fe + 6HNO3 = Fe (NO3) 3 + 3NO2 + 3H2O

• تظهر الخصائص المذبذبة للحديد فقط عند التفاعل مع القلويات المركزة:

Fe + 2KOH + 2H2O = K2 + H2 - رواسب رباعي هيدروكسي فرات البوتاسيوم (II).

عملية إنتاج الحديد الزهر في فرن الانفجار

• التحميص والتحلل اللاحق لخامات الكبريتيد والكربونات (إطلاق أكاسيد الفلزات):

FeS2 -> Fe2O3 (O2 ، 850 درجة مئوية ، -SO2). هذا التفاعل هو أيضًا المرحلة الأولى في التخليق الصناعي لحمض الكبريتيك.

FeCO3 -> Fe2O3 (O2 ، 550-600 درجة مئوية ، -CO2).

• حرق الكوك (الزائد):

С (فحم الكوك) + O2 (هواء) -> CO2 (600-700 درجة مئوية)

CO2 + C (فحم الكوك) -> 2CO (750-1000 درجة مئوية)

• تقليل أول أكسيد الكربون من الركاز المحتوي على أكسيد:

Fe2O3 -> Fe3O4 (CO ، -CO2)

Fe3O4 -> الحديد O (CO ، -CO2)

الحديد O -> الحديد (CO ، -CO2)

• كربنة الحديد (تصل إلى 6.7٪) وذوبان الحديد الزهر (درجة حرارة الانصهار - 1145 درجة مئوية)

Fe (صلب) + C (فحم الكوك) -> حديد الزهر. درجة حرارة التفاعل 900-1200 درجة مئوية.

في الحديد الزهر ، يتواجد الأسمنت (Fe2C) والجرافيت دائمًا على شكل حبوب.

توصيف المركبات التي تحتوي على الحديد

دعنا ندرس ميزات كل مركب على حدة.

Fe3O4

أكسيد الحديد المختلط أو المزدوج ، والذي يحتوي على عنصر بحالة أكسدة لكل من +2 و +3. يسمى أيضًا Fe3O4 أكسيد الحديد... هذا المركب مقاوم لدرجات الحرارة المرتفعة. لا تتفاعل مع الماء وبخار الماء. تتحلل بواسطة الأحماض المعدنية. يمكن تقليله بالهيدروجين أو الحديد في درجات حرارة عالية. كما يمكنك أن تفهم من المعلومات الواردة أعلاه ، فهو منتج وسيط في سلسلة تفاعل إنتاج الحديد الزهر الصناعي.

يتم استخدام نفس المقياس الحديدي مباشرة في إنتاج الدهانات ذات الأساس المعدني والأسمنت الملون والسيراميك. Fe3O4 هو ما يتم الحصول عليه عن طريق اسوداد وصبغ الفولاذ. يتم الحصول على الأكسيد المختلط عن طريق احتراق الحديد في الهواء (ورد التفاعل أعلاه). أكسيد الحديد المحتوي على الخام هو أكسيد الحديد الأسود.

Fe2O3

أكسيد الحديد (III) ، اسم تافه - الهيماتيت، المركب أحمر-بني. مقاومة لدرجات الحرارة المرتفعة. في شكله النقي ، لا يتشكل أثناء أكسدة الحديد بواسطة الأكسجين الجوي. لا تتفاعل مع الماء ، وتشكل هيدرات تترسب. يتفاعل بشكل سيئ مع القلويات والأحماض المخففة. يمكن أن تصهر مع أكاسيد معادن أخرى ، وتشكيل الإسبينيل - أكاسيد مزدوجة.

يستخدم خام الحديد الأحمر كمادة خام في الإنتاج الصناعي للحديد الخام بطريقة الفرن العالي. كما أنه يسرع التفاعل ، أي أنه عامل مساعد في صناعة الأمونيا. يتم استخدامه في نفس مناطق خبث الحديد. بالإضافة إلى ذلك ، تم استخدامه كناقل للصوت والصور على الأشرطة المغناطيسية.

FeOH2

هيدروكسيد الحديد (II)، مركب له خصائص حمضية وأساسية ، يغلب الأخير ، أي أنه مذبذب. مادة بيضاء اللون ، والتي تتأكسد بسرعة في الهواء ، "تتحول إلى اللون البني" إلى هيدروكسيد الحديد (III). قابل للتحلل عند تعرضه لدرجة الحرارة. يتفاعل مع كل من المحاليل الحمضية الضعيفة والقلويات. غير قابل للذوبان في الماء. في التفاعل ، يعمل كعامل مختزل. إنه منتج وسيط في تفاعل التآكل.

الكشف عن أيونات Fe2 + و Fe3 + (تفاعلات "نوعية")

يتم التعرف على أيونات Fe2 + و Fe3 + في المحاليل المائية باستخدام مركبات معقدة معقدة - K3 ، ملح الدم الأحمر ، و K4 ، ملح الدم الأصفر ، على التوالي. في كلا التفاعلين ، يتم تكوين راسب أزرق مشبع بنفس التركيب الكمي ولكن مواضع مختلفة من الحديد مع التكافؤ +2 و +3. غالبًا ما يشار إلى هذه الرواسب أيضًا باسم Prussian Blue أو Turnbull Blue.

رد فعل أيوني

Fe2 ++ K ++ 3-  K + 1Fe + 2

Fe3 ++ K ++ 4-  K + 1Fe + 3

كاشف جيد للكشف عن Fe3 + - أيون ثيوسيانات (NCS-)

Fe3 ++ NCS-  3- - هذه المركبات لها لون أحمر فاتح ("دموي").

يسمح لك هذا الكاشف ، على سبيل المثال ، ثيوسيانات البوتاسيوم (الصيغة - KNCS) ، بتحديد تركيز ضئيل للحديد في المحاليل. لذلك ، فهو قادر على تحديد ما إذا كانت الأنابيب صدئة عند فحص مياه الصنبور.

IRON، Fe (a. Iron؛ n. Eisen؛ f. Fer؛ and. Hierro) ، هو عنصر كيميائي من المجموعة الثامنة من الجدول الدوري للعناصر ، العدد الذري 26 ، الكتلة الذرية 55.847. يتكون الطبيعي من 4 نظائر مستقرة: 54 Fe (5.84٪) و 56 Fe (91.68٪) و 57 Fe (2.17٪) و 58 Fe (0.31٪). النظائر المشعة المتلقاة 52 Fe ، 53 Fe ، 55 Fe ، 59 Fe ، 60 Fe. عرف الحديد منذ عصور ما قبل التاريخ. لأول مرة ، ربما تعرف الإنسان على الحديد النيزكي ، tk. الاسم المصري القديم للحديد "بني بيت" يعني الحديد السماوي. في النصوص الحثية ، هناك ذكر للحديد كمعدن سقط من السماء.

الحديد في الطبيعة

الحديد هو العنصر الوحيد المكون للصخور ذو التكافؤ المتغير. تزداد نسبة أكسيد الحديد إلى الحديدوز باطراد مع زيادة محتوى حمض السيليك في المواد المنصهرة. يحدث نمو أكبر في الأنظمة القلوية ، حيث يصبح المعدن المحتوي على الحديد الحديدي (Na ، Fe) Si 2 O 6 مكونًا للصخور. في عملية التحول ، يبدو أن الحديد ليس متحركًا جدًا. محتوى الحديد في الرواسب المحيطية الحديثة قريب من محتوى الصخور الطينية القديمة والطين. يمكن العثور على الأنواع الجينية الرئيسية للرواسب وخطط الإثراء في المقالة.

الحصول على الحديد

يتم الحصول على الحديد النقي عن طريق الاختزال من الأكاسيد (الحديد التلقائي الاشتعال) ، والتحليل الكهربائي للمحاليل المائية لأملاحه (الحديد الإلكتروليتي) ، وتحلل الحديد بنتاكربونيل الحديد (CO) 5 عند تسخينه إلى 250 درجة مئوية. يتم الحصول على حديد نقي للغاية (99.99٪) عن طريق ذوبان المنطقة. يتم صهر الحديد النقي تقنيًا (حوالي 0.16٪ من شوائب الكربون والكبريت وما إلى ذلك) عن طريق أكسدة مكونات الحديد الزهر في صناعة الصلب بالموقد المكشوفة ومحولات الأكسجين. يتم الحصول على الحديد المطاوع أو الطوب عن طريق أكسدة الشوائب من الفولاذ منخفض الكربون بالحديد أو عن طريق تقليل الخامات بالكربون الصلب. يتم صهر الجزء الأكبر من الحديد على شكل فولاذ (حتى 2٪ كربون) أو حديد مصبوب (أكثر من 2٪ كربون).

استخدام الحديد

سبائك الحديد والكربون هي أساس بناء المواد المستخدمة في جميع الصناعات. الحديد التقني - مادة لقلب المغناطيس الكهربائي ومثبتات الآلات الكهربائية وألواح البطاريات. يستخدم مسحوق الحديد بكميات كبيرة في اللحام. أكاسيد الحديد - الدهانات المعدنية. يتم استخدام الحديد المغنطيسي Fe 3 O 4 ، g-Fe لإنتاج المواد المغناطيسية. يستخدم كبريتات FeSO 4 .7H 2 O في صناعة النسيج ، في إنتاج الحبر الأزرق البروسي ؛ FeSO4 هو مادة تخثر ل. يستخدم الحديد أيضًا في الطباعة والطب (كعامل مضاد للدم) ؛ نظائر الحديد الاصطناعية المشعة - مؤشرات في دراسة العمليات الكيميائية والتكنولوجية والبيولوجية.

كان الحديد معروفًا حتى في عصور ما قبل التاريخ ، ولكنه وجد استخدامه على نطاق واسع في وقت لاحق ، لأنه نادر جدًا في الطبيعة في حالة حرة ، وأصبح إنتاجه من الخامات ممكنًا فقط عند مستوى معين من التطور التكنولوجي. ربما ، لأول مرة تعرف الإنسان على الحديد النيزكي ، كما يتضح من أسمائها في لغات الشعوب القديمة: المصري القديم "beni-pet" تعني "الحديد السماوي" ؛ يرتبط sideros اليوناني القديم باللاتينية sidus (جنس sideris) - نجم ، جسم سماوي. في النصوص الحثية من القرن الرابع عشر قبل الميلاد. NS. يذكر الحديد كمعدن سقط من السماء. في اللغات الرومانسية ، تم الحفاظ على جذر الاسم الذي أطلقه الرومان (على سبيل المثال ، الفرنسية fer ، الإيطالية ferro).

تم اختراع طريقة الحصول على الحديد من الخامات في الجزء الغربي من آسيا في الألفية الثانية قبل الميلاد. NS ؛ بعد ذلك ، انتشر استخدام الحديد إلى بابل ومصر واليونان ؛ تم استبدال العصر البرونزي بالعصر الحديدي. يقول هومر (في الأغنية الثالثة والعشرين للإلياذة) إن أخيل منح الفائز في مسابقة رمي القرص بقرص مصنوع من بلورة حديدية. في أوروبا وروسيا القديمة ، لعدة قرون ، تم الحصول على الحديد من خلال عملية نفخ الجبن. تم استعادة خام الحديد بالفحم في فرن في حفرة ؛ تم ضخ الهواء في المسبك باستخدام المنفاخ ، نتاج الاختزال - تم فصل الكريتسا عن الخبث بضربات المطرقة وتم تشكيل العديد من المنتجات منه. مع تحسن طرق التفجير وزيادة ارتفاع الموقد ، زادت درجة حرارة العملية وأصبح جزء من الحديد مكربنًا ، أي تم الحصول على الحديد الزهر ؛ يعتبر هذا المنتج الهش نسبيًا منتج نفايات. ومن هنا جاء اسم الحديد الزهر "الخنزير" ، "الزهر" - إنجليزي. حديد خام. في وقت لاحق ، لوحظ أنه عند التحميل ليس خام الحديد ، ولكن الحديد الزهر في الصياغة ، يتم أيضًا الحصول على قشرة حديدية منخفضة الكربون ، واتضح أن هذه العملية ذات المرحلتين أكثر ربحية من عملية النفخ الخام. في القرنين الثاني عشر والثالث عشر ، كانت طريقة الصراخ منتشرة بالفعل.

في القرن الرابع عشر ، بدأ صهر الحديد الزهر ليس فقط كمنتج وسيط لمزيد من المعالجة ، ولكن أيضًا كمواد لصب المنتجات المختلفة. كما أن إعادة بناء الموقد وتحويله إلى فرن رمح ("فرن الصهر") ثم إلى فرن صهر يعود أيضًا إلى نفس الوقت. في منتصف القرن الثامن عشر ، بدأ استخدام عملية بوتقة الحصول على الفولاذ في أوروبا ، والتي كانت معروفة في سوريا في الفترة المبكرة من العصور الوسطى ، ولكن تبين لاحقًا أنها أصبحت منسية. في هذه الطريقة ، يتم الحصول على الفولاذ عن طريق صهر شحنة معدنية في أوعية صغيرة (بوتقات) من كتلة شديدة المقاومة للحرارة. في الربع الأخير من القرن الثامن عشر ، بدأت عملية تحويل الحديد الزهر إلى حديد تتطور في موقد الفرن العاكس الناري. أدت الثورة الصناعية في القرنين الثامن عشر وأوائل القرن التاسع عشر ، واختراع المحرك البخاري ، وإنشاء السكك الحديدية ، والجسور الكبيرة ، وأسطول البخار إلى زيادة الطلب على الحديد وسبائكه. ومع ذلك ، فإن جميع الطرق الحالية لإنتاج الحديد لا يمكن أن تلبي احتياجات السوق. بدأ الإنتاج الضخم للصلب فقط في منتصف القرن التاسع عشر ، عندما تم تطوير عمليات Bessemer و Thomas و Open Hearth. في القرن العشرين ، نشأت عملية صهر القوس الكهربائي وانتشرت على نطاق واسع ، مما أدى إلى إنتاج فولاذ عالي الجودة.

توزيع الحديد في الطبيعة.من حيث محتواه في الغلاف الصخري (4.65٪ بالكتلة) ، يحتل الحديد المرتبة الثانية بين المعادن (الألومنيوم هو الأول). تهاجر بقوة في قشرة الأرض ، وتشكل حوالي 300 معدن (أكاسيد ، كبريتيد ، سيليكات ، كربونات ، تيتانات ، فوسفات ، إلخ). يلعب الحديد دورًا نشطًا في عمليات الصهارة والحرارة المائية والجينات الفائقة ، والتي ترتبط بتكوين أنواع مختلفة من رواسبها. الحديد هو معدن من أعماق الأرض ، يتراكم في المراحل المبكرة من تبلور الصهارة ، في الصخور فوق السطحية (9.85٪) والصخور الأساسية (8.56٪) (في الجرانيت 2.7٪ فقط). في المحيط الحيوي ، يتراكم الحديد في العديد من الرواسب البحرية والقارية ، مكونًا خامات رسوبية.

تلعب تفاعلات الأكسدة والاختزال دورًا مهمًا في الكيمياء الجيولوجية للحديد - انتقال الحديد ثنائي التكافؤ إلى ثلاثي التكافؤ والعكس صحيح. في المحيط الحيوي ، في ظل وجود مادة عضوية ، يتم تقليل Fe 3+ إلى Fe 2+ وترحيله بسهولة ، وعندما يواجه الأكسجين الجوي ، يتأكسد Fe 2+ ، مكونًا تراكمات من هيدروكسيدات الحديد ثلاثية التكافؤ. المركبات المنتشرة للحديد ثلاثي التكافؤ هي الأحمر والأصفر والبني. هذا يحدد لون العديد من الصخور الرسوبية واسمها - "تشكيل أحمر اللون" (الطين الأحمر والبني والطين ، والرمال الصفراء ، وما إلى ذلك).

الخصائص الفيزيائية للحديد.يتم تحديد قيمة الحديد في التكنولوجيا الحديثة ليس فقط من خلال توزيعه الواسع في الطبيعة ، ولكن أيضًا من خلال مجموعة من الخصائص القيمة للغاية. إنه بلاستيك ، يمكن تشكيله بسهولة في حالة البرودة والحرارة ، ويمكن استخدامه للدحرجة والختم والرسم. تعمل القدرة على إذابة الكربون والعناصر الأخرى كأساس للحصول على مجموعة متنوعة من سبائك الحديد.

يمكن أن يتواجد الحديد على شكل شبكتين بلوريتين: مكعب مركزي ألفا وبيتا (bcc) ومكعب محوره الوجه (fcc). أقل من 910 درجة مئوية ، تكون α-Fe مع شعرية bcc مستقرة (أ = 2.86645 Å عند 20 درجة مئوية). بين 910 درجة مئوية و 1400 درجة مئوية ، يكون تعديل γ بشبكة fcc (a = 3.64 Å) مستقرًا. فوق 1400 درجة مئوية ، تتشكل شبكة شعرية مخفية من δ-Fe (أ = 2.94 Å) مرة أخرى ، وهي مستقرة حتى نقطة الانصهار (1539 درجة مئوية). α-Fe هو مغنطيسي مغناطيسي يصل إلى 769 درجة مئوية (نقطة كوري). تعد تعديلات γ-Fe و δ-Fe مغناطيسية.

تم اكتشاف التحولات متعددة الأشكال للحديد والصلب أثناء التدفئة والتبريد في عام 1868 من قبل دي كي تشيرنوف. يشكل الكربون محاليل صلبة بينية مع الحديد ، حيث توجد ذرات C ذات نصف قطر ذري صغير (0.77 Å) في فجوات الشبكة البلورية للمعدن ، والتي تتكون من ذرات أكبر (نصف قطر ذري Fe 1.26 Å). يسمى محلول صلب من الكربون في γ-Fe الأوستينيت ، وفي α-Fe يسمى الفريت. يحتوي المحلول الصلب المشبع من الكربون في-Fe على 2.0٪ بالوزن عند 1130 درجة مئوية ؛ يذوب α-Fe فقط 0.02-0.04٪ C عند 723 درجة مئوية ، وأقل من 0.01٪ في درجة حرارة الغرفة. لذلك ، عند تبريد الأوستينيت ، يتشكل مارتينسيت - محلول صلب مفرط التشبع من الكربون في α-Fe ، شديد الصلابة وهش. يسمح الجمع بين التبريد والتلطيف (التسخين إلى درجات حرارة منخفضة نسبيًا لتقليل الضغوط الداخلية) بإعطاء الفولاذ المزيج المطلوب من الصلابة والليونة.

تعتمد الخصائص الفيزيائية للحديد على نقاوته. في مواد الحديد الصناعية ، عادة ما يكون الحديد مصحوبًا بشوائب من الكربون والنيتروجين والأكسجين والهيدروجين والكبريت والفوسفور. حتى في التركيزات المنخفضة للغاية ، فإن هذه الشوائب تغير خصائص المعدن بشدة. لذلك ، يسبب الكبريت ما يسمى الهشاشة الحمراء ، الفوسفور (حتى 10-2٪ P) - هشاشة باردة ؛ يقلل الكربون والنيتروجين من الليونة ، بينما يزيد الهيدروجين من هشاشة الحديد (ما يسمى بهشاشة الهيدروجين). يؤدي انخفاض محتوى الشوائب إلى 10 -7-10-9٪ إلى تغيرات كبيرة في خصائص المعدن ، خاصةً إلى زيادة اللدونة.

فيما يلي الخصائص الفيزيائية للحديد المتعلقة أساسًا بالمعدن الذي يحتوي على نسبة شوائب كلية أقل من 0.01٪ من الوزن:

نصف القطر الذري 1.26Å

نصف القطر الأيوني Fe 2+ 0.80Å ، Fe 3+ 0.67Å

الكثافة (20 درجة مئوية) 874 جم / سم 3

بالة حوالي 3200 درجة مئوية

معامل درجة حرارة التمدد الخطي (20 درجة مئوية) 11.7 10 -6

الموصلية الحرارية (25 درجة مئوية) 74.04 واط / (م · ك)

تعتمد السعة الحرارية للحديد على هيكلها وتتغير بطريقة معقدة مع درجة الحرارة ؛ متوسط ​​الحرارة النوعية (0-1000 درجة مئوية) 640.57 جول / (كجم كلفن).

مقاومة كهربائية محددة (20 درجة مئوية) 9.7 · 10 -8 أوم · م

معامل درجة الحرارة للمقاومة الكهربائية (0-100 درجة مئوية) 6.51 · 10 -3

معامل يونج 190-210 · 10 3 مليون نيوتن / م 2 (19-21 × 10 3 كجم ثقلي / مم 2)

معامل درجة الحرارة لمعامل يونغ 4 · 10 -6

معامل القص 84.0 · 10 3 MN / م 2

شد قصير المدى 170-210 MN / م 2

استطالة 45-55٪

صلابة برينل 350-450 مليون / م 2

قوة الغلة 100 مليون / م 2

قوة التأثير 300 مليون / م 2

الخواص الكيميائية للحديد.تكوين غلاف الإلكترون الخارجي للذرة هو 3d 6 4s 2. يُظهر الحديد تكافؤًا متغيرًا (أكثر المركبات ثباتًا هي الحديد 2 و 3 التكافؤ). مع الأكسجين ، يشكل الحديد أكسيد (II) FeO ، وأكسيد (III) Fe 2 O 3 وأكسيد (II ، III) Fe 3 O 4 (مركب من FeO مع Fe 2 O 3 له هيكل إسبينيل). في الهواء الرطب في درجات الحرارة العادية ، يُغطى الحديد بالصدأ السائب (Fe 2 O 3 nH 2 O). بسبب مساميته ، الصدأ لا يعيق وصول الأكسجين والرطوبة إلى المعدن وبالتالي لا يحميه من المزيد من الأكسدة. نتيجة لأنواع مختلفة من التآكل ، يتم فقدان ملايين الأطنان من الحديد كل عام. عندما يتم تسخين الحديد في هواء جاف فوق 200 درجة مئوية ، يتم تغطيته بأرق طبقة أكسيد ، مما يحمي المعدن من التآكل في درجات الحرارة العادية ؛ هذا هو الأساس للطريقة التقنية للحماية من الحديد - الصبغة الزرقاء. عند تسخينه بالبخار ، يتأكسد الحديد بتكوين Fe 3 O 4 (أقل من 570 درجة مئوية) أو FeO (أعلى من 570 درجة مئوية) وتطور الهيدروجين.

يتكون هيدروكسيد Fe (OH) 2 على شكل راسب أبيض تحت تأثير القلويات الكاوية أو الأمونيا على المحاليل المائية لأملاح Fe 2+ في جو من الهيدروجين أو النيتروجين. عند ملامسته للهواء ، يتحول Fe (OH) 2 أولاً إلى اللون الأخضر ، ثم يتحول إلى اللون الأسود ، ويتحول أخيرًا بسرعة إلى هيدروكسيد Fe (OH) 3. يعرض أكسيد الحديد O الخصائص الأساسية. أكسيد Fe 2 O 3 مذبذب وله وظيفة حمضية معبر عنها بشكل ضعيف ؛ يتفاعل مع المزيد من الأكاسيد الأساسية (على سبيل المثال ، مع MgO ، فإنه يشكل حديدي - مركبات من النوع Fe 2 O 3 nMeO ، والتي لها خصائص مغناطيسية حديدية وتستخدم على نطاق واسع في الإلكترونيات. يتم التعبير عن الخصائص الحمضية أيضًا في الحديد 6 التكافؤ ، الموجود في شكل حديدي ، على سبيل المثال K 2 FeO 4 ، أملاح حمض الحديديك غير معزولة في الحالة الحرة.

يتفاعل الحديد بسهولة مع الهالوجينات وهاليدات الهيدروجين ليعطي أملاحًا مثل الكلوريدات FeCl 2 و FeCl 3. عند تسخين الحديد بالكبريت ، تتشكل كبريتيدات FeS و FeS 2. كربيدات الحديد - Fe 3 C (سمنتيت) و Fe 2 C (e-carbide) - تترسب من المحاليل الصلبة للكربون في الحديد عند التبريد. يتم إطلاق Fe 3 C أيضًا من محاليل الكربون في الحديد السائل بتركيزات عالية من C. النيتروجين ، مثل الكربون ، يعطي محاليل خلالية صلبة مع الحديد ؛ منها يتم إطلاق نيتريد Fe 4 N و Fe 2 N. مع الهيدروجين ، يعطي الحديد فقط هيدرات غير مستقرة ، والتي لا يتم تحديد تركيبها بدقة. عند تسخينه ، يتفاعل الحديد بقوة مع السيليكون والفوسفور لتكوين مبيدات السيليكات (على سبيل المثال ، Fe 3 Si والفوسفيدات (على سبيل المثال ، Fe 3 P).

تحتوي مركبات الحديد التي تحتوي على العديد من العناصر (O ، S وغيرها) ، التي تشكل بنية بلورية ، على تركيبة متغيرة (على سبيل المثال ، يمكن أن يتراوح محتوى الكبريت في أحادي الكبريتيد من 50 إلى 53.3 عند.٪). هذا بسبب عيوب في التركيب البلوري. على سبيل المثال ، في أكسيد الحديد (II) ، يتم استبدال بعض أيونات Fe 2+ في مواقع الشبكة بأيون Fe 3+ ؛ للحفاظ على الحياد الإلكتروني ، تظل بعض المواقع الشبكية التي تنتمي إلى أيونات Fe 2+ فارغة.

جهد القطب الطبيعي للحديد في المحاليل المائية لأملاحه للتفاعل Fe = Fe 2+ + 2e هو -0.44 فولت ، وللتفاعل Fe = Fe 3+ + 3e هو -0.036 فولت. وهكذا ، في سلسلة الأنشطة ، يكون الحديد على يسار الهيدروجين. يذوب بسهولة في الأحماض المخففة مع إطلاق H 2 وتكوين أيونات Fe 2+. تفاعل الحديد مع حمض النيتريك غريب. يعمل HNO 3 المركّز (كثافة 1.45 جم / سم 3) على تخميل الحديد بسبب ظهور طبقة أكسيد واقية على سطحه ؛ HNO 3 المخفف أكثر يذوب الحديد بتكوين Fe 2+ أو Fe 3+ أيونات ، ويختزل إلى NH 3 أو N 2 و N 2 O. محاليل أملاح الحديد ثنائي التكافؤ في الهواء غير مستقرة - يتأكسد Fe 2+ تدريجيًا إلى Fe 3+. المحاليل المائية لأملاح الحديد الناتجة عن التحلل المائي لها تفاعل حمضي. تعطي إضافة أيونات SCN-thiocyanate إلى محلول ملح Fe 3+ لونًا أحمر دمويًا ساطعًا بسبب ظهور Fe (SCN) 3 ، مما يسمح بوجود جزء واحد من Fe 3+ في حوالي 10 6 أجزاء من الماء كن مكتشف. يتميز الحديد بتكوين مركبات معقدة.

الحصول على الحديد.يتم الحصول على الحديد النقي بكميات صغيرة نسبيًا عن طريق التحليل الكهربائي للمحاليل المائية لأملاحه أو عن طريق تقليل أكاسيده بالهيدروجين. يتزايد إنتاج الحديد النقي إلى حد ما تدريجياً عن طريق اختزاله المباشر من مركزات الخام بالهيدروجين أو الغاز الطبيعي أو الفحم عند درجات حرارة منخفضة نسبيًا.

استخدام الحديد.الحديد هو أهم معدن في التكنولوجيا الحديثة. بسبب قوتها المنخفضة ، لا يتم استخدام الحديد عمليًا في شكله النقي ، على الرغم من أنه في الحياة اليومية غالبًا ما يطلق على منتجات الفولاذ أو الحديد الزهر اسم "الحديد". يستخدم الجزء الأكبر من الحديد في شكل سبائك ذات تكوين وخصائص مختلفة جدًا. تمثل سبائك الحديد حوالي 95٪ من جميع المنتجات المعدنية. السبائك الغنية بالكربون (أكثر من 2٪ بالوزن) - الحديد المصبوب ، يتم صهرها في أفران الصهر من الخامات الغنية بالحديد. يتم صهر الفولاذ من مختلف الدرجات (محتوى الكربون أقل من 2٪ بالكتلة) من الحديد الزهر في الموقد المفتوح والأفران والمحولات الكهربائية عن طريق أكسدة (حرق) الكربون الزائد ، وإزالة الشوائب الضارة (بشكل أساسي S ، P ، O) وإضافة عناصر صناعة السبائك. يتم صهر الفولاذ عالي السبائك (الذي يحتوي على نسبة عالية من النيكل والكروم والتنغستن وعناصر أخرى) في أفران القوس الكهربائي وأفران الحث. تُستخدم العمليات الجديدة - الفراغ ، وإعادة الصهر بالكهرباء ، وذوبان البلازما وشعاع الإلكترون ، وغيرها - لإنتاج الفولاذ وسبائك الحديد لأغراض حرجة بشكل خاص. يتم تطوير طرق لصهر الفولاذ في وحدات التشغيل المستمر التي تضمن جودة عالية للمعادن وأتمتة العمليات.

على أساس الحديد ، يتم إنشاء المواد التي يمكنها تحمل تأثيرات درجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة ، والفراغ والضغوط العالية ، والوسائط العدوانية ، والجهد المتناوب العالي ، والإشعاع النووي ، وما إلى ذلك. يتزايد إنتاج الحديد وسبائكه باستمرار.

تم استخدام الحديد كمادة فنية منذ العصور القديمة في مصر وبلاد ما بين النهرين والهند. منذ العصور الوسطى ، تم الحفاظ على العديد من المنتجات الفنية العالية المصنوعة من الحديد في الدول الأوروبية (إنجلترا وفرنسا وإيطاليا وروسيا وغيرها) - الأسوار المزورة ، ومفصلات الأبواب ، وأقواس الحائط ، وريشة الطقس ، وتركيبات الصدر ، والسقوف. يتم تشكيلها من خلال منتجات من قضبان ومنتجات من صفائح مثقوبة (غالبًا مع بطانة من الميكا) وتتميز بأشكال مستوية وصورة ظلية خطية واضحة وتكون مرئية بشكل فعال على خلفية الهواء الخفيف. في القرن العشرين ، استخدم الحديد في صناعة حواجز شبكية ، أسوار ، حواجز داخلية مخرمة ، شمعدانات ، ونصب تذكارية.

الحديد في الجسم.يوجد الحديد في الكائنات الحية لجميع الحيوانات والنباتات (في المتوسط ​​، حوالي 0.02٪) ؛ إنه ضروري بشكل أساسي لعملية التمثيل الغذائي للأكسجين وعمليات الأكسدة. هناك كائنات حية (تسمى المكثفات) يمكنها أن تتراكم بكميات كبيرة (على سبيل المثال ، بكتيريا الحديد - ما يصل إلى 17-20٪ من الحديد). تقريبا كل الحديد في الكائنات الحية للحيوانات والنباتات يرتبط بالبروتينات. يتسبب نقص الحديد في تأخر النمو وظاهرة اصفرار النبات المرتبطة بانخفاض تكوين الكلوروفيل. كما أن فائض الحديد له تأثير ضار على نمو النباتات ، حيث يتسبب ، على سبيل المثال ، في عقم أزهار الأرز والكلور. في التربة القلوية ، تتشكل مركبات الحديد التي يتعذر الوصول إليها لجذور النباتات ، ولا تستقبلها النباتات بكميات كافية ؛ في التربة الحمضية ، يتم تحويل الحديد إلى مركبات قابلة للذوبان بشكل زائد. مع نقص أو زيادة مركبات الحديد القابلة للامتصاص في التربة ، يمكن ملاحظة أمراض النبات في مناطق واسعة.

يدخل الحديد إلى جسم الحيوان والإنسان بالطعام (أغنى ما فيه الكبد ، واللحوم ، والبيض ، والبقوليات ، والخبز ، والحبوب ، والسبانخ ، والبنجر). عادة ، يتلقى الشخص 60-110 ملغ من الحديد مع نظام غذائي ، والذي يتجاوز احتياجاته اليومية بشكل كبير. يحدث امتصاص الحديد المزود بالغذاء في الجزء العلوي من الأمعاء الدقيقة ، حيث يدخل الدم بشكل مرتبط بالبروتينات وينقل مع الدم إلى الأعضاء والأنسجة المختلفة ، حيث يترسب على شكل مركب بروتين الحديد - فيريتين. مستودع الحديد الرئيسي في الجسم هو الكبد والطحال. بسبب الفيريتين ، يتم تصنيع جميع المركبات المحتوية على الحديد في الجسم: يتم تصنيع الهيموجلوبين الصبغي التنفسي في نخاع العظام ، ويتم تصنيع الميوجلوبين في العضلات ، ويتم تصنيع السيتوكرومات والأنزيمات الأخرى المحتوية على الحديد في الأنسجة المختلفة. يُفرز الحديد من الجسم بشكل رئيسي من خلال جدار الأمعاء الغليظة (عند الإنسان ، حوالي 6-10 مجم في اليوم) وإلى حدٍ ما عن طريق الكلى. تتغير حاجة الجسم للحديد مع تقدم العمر والحالة الجسدية. لكل كيلوغرام من الوزن ، يحتاج الأطفال 0.6 ، والبالغون - 0.1 والنساء الحوامل - 0.3 ميلي غرام من الحديد يوميًا. في الحيوانات ، تكون الحاجة إلى الحديد تقريبًا (لكل 1 كجم من المادة الجافة في النظام الغذائي): للأبقار الحلوب - 50 مجم على الأقل ، للحيوانات الصغيرة - 30-50 مجم ؛ للخنازير - ما يصل إلى 200 مجم ، للحوامل - 60 مجم.

هل تعلم أن الحديد يحمي الكوكب من "الهجمات الفضائية"؟ بفضل التراكمات الهائلة لهذا العنصر ، يتم تشكيل المجال المغناطيسي للأرض. مثل الشاشة ، المجال يحميها من الكويكبات ...

يلعب الحديد دورًا ليس فقط في مثل هذه الأشياء العالمية ، ولكن أيضًا في حياتنا اليومية: يتم إنشاء الفولاذ ومعظم السبائك على أساس هذا العنصر. وهكذا ، فإن كل شيء من أدوات المائدة إلى السيارات إلى الإلكترونيات الدقيقة لا يمكن أن يعمل بدون الحديد.

أخيرًا ، بدونه ، ستكون حياتنا أيضًا مستحيلة ، لأن هذا المعدن جزء من الهيموجلوبين - محتويات خلايا الدم الحمراء ، بفضل الأنسجة القادرة على استخدام الأكسجين. يتم إخفاء العديد من الخصائص المفيدة في هذا العنصر الرائع. اقرأ المزيد حول وظائف الحديد لصحتنا في هذه المقالة.

محتوى الحديد في المنتجات (لكل 100 جرام):

الكبد 10-20 مجم
خميرة 18 مجم
أعشاب بحرية 16 مجم
العدس 12 مجم
الحنطة السوداء 8.2 مجم
صفار البيض 7.2 مجم
أرنب 4.4 مجم
الكافيار الأسود 2.5 مجم

ما هو الحديد؟

إنه معدن. في تكوين الأعضاء والأنسجة ، يكون الحديد في كمية تقريبية من 3-5 جرام. هذا ليس كثيرًا ، لكن هذه الجرعة الصغيرة تكفي للجسم لاستمرار وجوده بنجاح. أربعة أخماس الحديد هو الهيموجلوبين ، والباقي منتشر في جميع أنحاء الجسم ويتوزع في الكبد والعضلات والعظام ، إلخ. جزء من الحديد الداخلي جزء من الإنزيمات.

بمرور الوقت ، هناك خسارة طبيعية للمعادن ، والتي يحتاج الشخص فيما يتعلق بها إلى تناول مستمر لجرعات معينة من الحديد. يُفقد في البول والعرق ؛ عند النساء ، يرتبط استهلاك الحديد أيضًا بخسائر شهرية أثناء الحيض.

الأطعمة الغنية بالحديد

العنصر وفير جدًا في الطبيعة لدرجة أن الحديد موجود في معظم الأطعمة. أفضل المصادر هي الحيوانات - اللحوم والكبد. في نفوسهم ، يكون الحديد في الشكل الأكثر قابلية للاستيعاب. في الأطعمة النباتية ، عادة ما يكون أقل من الحيوانات ، ولكنه أيضًا مصدر مهم لاستهلاك المعادن. يوجد في الحمضيات والرمان والبنجر والحنطة السوداء والبقوليات والمكسرات واليقطين والتفاح والأعشاب البحرية والبرسيمون.

متطلبات الحديد اليومية

كقاعدة عامة ، يحتاج الرجال إلى فيتامينات ومعادن أكثر من النساء ، لكن هذا ليس هو الحال: تحتاج النساء إلى جرعات أعلى من الحديد. يحتاجون إلى 18 مجم من المعدن ، بينما يحتاج الرجال إلى حوالي 10 مجم. بالنسبة للأطفال ، لم يتم تحديد القاعدة بدقة ، وفقًا لمصادر مختلفة ، يمكن أن تكون من 4 إلى 15 مجم.

زيادة الحاجة للحديد

الحاجة المتزايدة للحديد متأصلة في المجموعات التالية من الناس:

للنساء في فترة ما بعد الحيض. يتطلب فقدان الدم ، وإن كان صغيرًا ، تعويضًا عن محتوى الهيموجلوبين في الدم.
... النساء الحوامل والمرضعات. أثناء الحمل ، يتم استهلاك كميات كبيرة من الحديد لبناء جسم الجنين ، وتنفق الأمهات المرضعات الحديد على تغذية الطفل (يخترق حليب الثدي). حرفيا كل ثانية حامل لديها علامات نقص الحديد ، مما يشير إلى زيادة كبيرة في الحاجة إلى هذا العنصر لدى الأمهات الحوامل.
... بعد الإصابات وفقدان الدم والجراحة الخطيرة.

الحديد عنصر قيم للغاية. في هذا الصدد ، تعلم الجسم إعادة استخدامه. مع التدمير الطبيعي لخلايا الدم الحمراء القديمة ، تلتقط البروتينات الحاملة الخاصة الحديد الذي تم إطلاقه وتنقله إلى الأعضاء المكونة للدم ، حيث يتم استخدامه مرة أخرى.

ومع ذلك ، لا يزال فقدان المعدن كبيرًا جدًا ، لذا يحتاج الكثير من الناس في الحياة اليومية إلى استخدام إضافي للحديد. إذا كانت لديك حاجة متزايدة لهذا العنصر ، يجب أن تبدأ في تناول المكملات الغذائية التي تحتوي على هذا العنصر.

امتصاص الحديد من الطعام

حتى في ظل الظروف المثالية ، لا يتم امتصاص أكثر من 10٪ من الحديد الموفر من الطعام. هناك عدد من العوامل التي تزيد من تقليل هذا الرقم. في الوقت نفسه ، هناك بعض العوامل التي تزيد من امتصاص المعدن. ما الذي يحدد درجة امتصاص الحديد؟

1. المصدر. في المنتجات الحيوانية ، يوجد الحديد في شكل ثنائي التكافؤ سهل الهضم. في النباتات ، هو ثلاثي التكافؤ. من أجل الاستيعاب و "الاستخدام" ، يجب على الجسم إنفاق الطاقة لإعادة المعدن إلى شكل ثنائي التكافؤ. هذا هو السبب في أن معظم الحديد الذي يأتي مع عصير الحنطة السوداء أو الرمان لا يفيد الجسم.
2. صحة الجهاز الهضمي. مع انخفاض حموضة عصير المعدة والتهاب المعدة والتهاب الأمعاء ، يتم تقليل امتصاص الحديد بشكل كبير. مع وجود جهاز هضمي صحي ، فهو مثالي.
3. تكوين الغذاء.

4. يمتص الحديد بشكل أفضل في وجود فيتامين ج ، والأحماض العضوية من الخضار والفواكه ، والأحماض الأمينية ليسين والهيستيدين ، وكذلك بعض الكربوهيدرات مثل الفركتوز والسوربيتول. لذلك ، يجب دائمًا إقران اللحوم والكبد مع سلطة الخضار الطازجة.

5. الحديد أقل امتصاصاً في وجود التانينات والألياف الغذائية ("تجمع" جزيئات الحديد وتزيلها من الجسم) والفيتين وحمض الأكساليك. هذا يعني أنه إذا كنت تهدف إلى المزيد من الحديد ، فمن المستحسن تجنب تناول الأطعمة مثل البقوليات والحميض والسبانخ والنخالة كثيرًا. الكالسيوم مضاد قوي بما فيه الكفاية للحديد ؛ منتجاته (خاصة الألبان) تمنع امتصاصه.

الدور البيولوجي للحديد

وظائف الحديد هي كما يلي:

إنه عنصر لا غنى عنه لتكوين الدم ، وهو مادة خام لتكوين الصباغ التنفسي للهيموغلوبين وتكوين كريات الدم الحمراء.
... ضروري لتخليق هرمونات الغدة الدرقية
... يقوي جهاز المناعة ، ويساعد على زيادة دفاعات الجسم
... يحسن عمل بعض الفيتامينات ، مثل فيتامين ب 6 ، ب 12 ، ب 9
... يحسن تأثيرات عدد من العناصر النزرة مثل الكوبالت والمنغنيز والنحاس
... جزء من الإنزيمات التي تعمل على تحييد المواد الضارة في الجسم
... يوفر القدرة على تنفس الأنسجة ، وهذا لا يعطي الشفاء فحسب ، بل يعطي أيضًا تأثيرًا تجميليًا. مع تناول الحديد بشكل طبيعي في جسم الإنسان ، تظل حالة الجلد والشعر والأظافر جيدة.
... يحمي من الإجهاد والتعب المزمن
... له أهمية كبيرة في عمل الجهاز العصبي.

علامات نقص الحديد

يعد نقص المعادن والحاجة إلى مكملات الحديد بشكل منتظم أمرًا شائعًا للغاية. أول علامة رئيسية لنقص عنصر في الجسم هي فقر الدم.

يؤدي انخفاض عدد خلايا الدم الحمراء ومستويات الهيموجلوبين في الدم إلى الأعراض التالية: ضعف ، ظهور سريع للإرهاق ، عدم ثبات في ممارسة الرياضة ، إمساك أو إسهال ، ضعف الشهية والتذوق ، تنميل وبرودة في الأطراف ، شحوب وشحوب. جفاف الجلد ، تدهور الأظافر ، تساقط الشعر ، ضعف المناعة ، إلخ. في كثير من الأحيان ، هذه العلامات هي التي تجعل من الممكن تخمين نقص الحديد في الجسم. يذهب الشخص إلى الطبيب فيفحصه ويكتشف فقر الدم.

علامات زيادة الحديد

حتى عند تناول الأطعمة التي تحتوي على تركيزات عالية من الحديد ، فلا يوجد فائض منه. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الجسم يقوم بشكل مستقل "بتصفية" المركبات المعدنية الزائدة ويأخذ نفس كمية الحديد التي يحتاجها بالضبط.

يصعب عليه مقاومة الجرعات العالية جدًا من الحديد المزود بالعقاقير. إذا كنت تستخدم المنتجات المحتوية على الحديد والمكملات الغذائية بكثرة ، فقد يحدث تسمم. يشعر نفسه بالقيء والصداع واضطرابات البراز وأعراض أخرى.

يظهر الحديد الزائد أيضًا في حالة نادرة تسمى داء ترسب الأصبغة الدموية. في هذا المرض ، ينفذ الجسم تراكمًا مرضيًا للحديد ، والذي يتجلى في انتهاكات خطيرة للكبد والأعضاء الأخرى.

العوامل المؤثرة على محتوى الحديد في الأطعمة

إذا كنت تقوم بمعالجة الطهي للمنتجات لفترة طويلة ، فإن محتوى الحديد القابل للاستيعاب فيها ينخفض ​​، لأنه ينتقل إلى شكل لا يمكن الوصول إليه للامتصاص. لذلك ، إذا كنت تشتري اللحوم أو الكبد ، فاختر المنتجات عالية الجودة التي لن تكون صعبة للغاية ولن تستغرق وقتًا طويلاً للطهي أو القلي.