Sắt là gì, nó đến từ đâu và khai thác như thế nào? Kim loại hữu ích này có nhiều ứng dụng. Nguyên tố hóa học đóng một vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp thế giới, và chu trình sắt trong tự nhiên rất quan trọng đối với sự sống của hành tinh.
Sắt là gì?
Sắt là một nguyên tố kim loại có phản ứng hóa học cao, đặc biệt là khi nó tương tác với oxy. Nó là một trong những yếu tố phổ biến nhất trên trái đất và trong không gian. Nguyên tử sắt chứa 26 proton trong hạt nhân của chúng. Ký hiệu hóa học - Fe (ferum) bắt nguồn từ tên tiếng Latinh của nó là ferum. Ở dạng tinh khiết, nó là một kim loại mềm và giòn, được tăng cường bởi các tạp chất. Khi kết hợp với cacbon, thép được sản xuất sử dụng hơn 98% quặng sắt được khai thác ngày nay.
Tất cả các nguyên tử sắt trong vũ trụ đều được hình thành trong lõi của các ngôi sao trong giai đoạn cuối của phản ứng tổng hợp và sau đó được giải phóng vào không gian trong các vụ nổ sao. Nó là lớn thứ tưnguyên tố trong vỏ trái đất sau silic, oxi và nhôm. Sắt là gì? Nó là nguyên tố phổ biến nhất tạo nên hành tinh của chúng ta, mặc dù phần lớn khối lượng của nó nằm ở dưới bề mặt nhiều - trong lõi Trái đất. Nó có mặt trong hầu hết các loại đá của lớp vỏ và lớp phủ như một thành phần hóa học của hàng trăm loại khoáng chất khác nhau.
Quặng sắt
Kim loại này rất hiếm ở dạng nguyên chất. Một số thiên thạch chứa sắt nguyên tố. Nguyên tố này phản ứng hóa học với oxy và nước để tạo ra các khoáng chất chứa sắt. Bất kỳ loại đá nào chứa đủ kim loại này được khai thác cho mục đích kinh tế được gọi là quặng sắt. Các khoáng chất phổ biến nhất của nó là:
- oxit sắt (công thức Fe2O3), được tạo thành khi tiếp xúc với oxy;
- oxit sắt ngậm nước, được tạo thành do phản ứng trong nước.
Quặng sắt quan trọng nhất là các khoáng chất oxit sắt được gọi là hematit và magnetit. Nồng độ Fe cao làm cho chúng được ưa thích nhất trong ngành công nghiệp. Sắt được khai thác ở các mỏ quặng lớn nhất. Thông thường đây là những thành tạo là đá trầm tích cổ. Chúng chứa các lớp khoáng oxit sắt (công thức Fe2O3) dày tới vài cm.
Tôi có thể tìm thấy sắt ở đâu?
Ở nhiệt độ phòng, nó làchất rắn. Nó là một kim loại màu xám sáng bóng, bị gỉ theo thời gian khi tiếp xúc với không khí ẩm. Nó kết hợp với nhiều kim loại khác để tạo thành hợp kim. Phạm vi của sắt là khá rộng rãi. Khi nó kết hợp với carbon, nó sẽ trở thành thép. Nó cũng có thể được kết hợp với các kim loại khác như niken, crom và vonfram. Những hợp kim này rất bền và có thể được sử dụng để làm cầu và các tòa nhà.
Sắt là một nguyên tố rất cổ xưa đã được sử dụng trên Trái đất từ rất lâu đời. Các đối tượng từ nó được tìm thấy ở Ai Cập cổ đại. Thậm chí có cả một khoảng thời gian (1200-500 trước Công nguyên) được đặt theo tên của ông - Thời đại đồ sắt, khi nó được sử dụng để chế tạo công cụ và vũ khí. Để tìm thấy kim loại hữu ích này, bạn cần phải tìm kiếm nó ở sâu dưới lòng đất. Nó được tìm thấy cả trong vỏ trái đất và trong lõi trái đất. Có nhiều sắt trên Trái đất hơn bất kỳ kim loại nào khác. Nguyên tố này cũng có thể được tìm thấy trên các hành tinh khác, bao gồm lõi của Sao Mộc và Sao Thổ, cũng như bề mặt bụi đỏ của Sao Hỏa (đó là lý do tại sao nó được gọi là Hành tinh Đỏ).
Chu trình sắt trên cạn trong tự nhiên
Sắt (Fe) tuân theo chu trình sinh địa hóa, giống như nhiều chất dinh dưỡng khác. Nó thường được thải vào đất hoặc đại dương thông qua quá trình phong hóa của đá hoặc các vụ phun trào núi lửa. Trong hệ sinh thái trên cạn, đầu tiên thực vật hấp thụ sắt qua rễ từ đất. Nó là một chất dinh dưỡng cực kỳ quan trọng di chuyển giữa các sinh vật sống và địa quyển.
Sắtlà một chất dinh dưỡng giới hạn quan trọng đối với thực vật, chúng sử dụng nó để tạo ra chất diệp lục. Quá trình quang hợp phụ thuộc vào việc cung cấp đầy đủ kim loại này. Thực vật hấp thụ nó từ đất vào rễ. Động vật tiêu thụ thực vật và sử dụng nó để tạo ra hemoglobin. Khi chúng chết đi, chúng sẽ phân hủy và vi khuẩn trả lại kim loại cho đất.
Biển Chu kỳ của Sắt
Chu trình biển của sắt trong tự nhiên rất giống với chu kỳ trái đất. Quá trình này xảy ra do hoạt động quan trọng của một số vi sinh vật oxy hóa kim loại thành hydroxit và thu được carbon từ carbon dioxide. Vi khuẩn sắt trong sông, biển hoặc bất kỳ vùng nước nào khác lấy năng lượng cho vòng đời của chúng và sau khi hoàn thành, chúng định cư trong đất dưới dạng quặng đầm lầy.
Vai trò của sắt trong hệ sinh thái đại dương cũng rất đáng kể. Các nhà sản xuất chính hấp thụ kim loại này thường là thực vật phù du hoặc vi khuẩn lam. Sau đó, sắt được hấp thụ bởi người tiêu dùng khi họ ăn phải những vi khuẩn này. Chu trình của sắt trong tự nhiên là một quá trình cực kỳ phức tạp. Nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố đồng thời: phản ứng hóa học, loại môi trường sống và nhóm vi sinh vật. Tất cả điều này kết nối nó với các chu trình sinh địa hóa quan trọng không kém khác của Trái đất.
Đặc điểm chung
Sắt ở dạng quặng kết hợp khác nhau là một trong những nguyên tố phổ biến nhất tạo nên khoảng 5% vỏ trái đất. Các khoáng chất chứa sắt quan trọng nhất làoxit và sunfua (hematit, magnetit, goethit, pyrit, marcasit). Kim loại này cũng có trong thiên thạch, trên các hành tinh khác và trong mặt trời. Sắt được tìm thấy trong cả nước biển và nước ngọt.
Sự thật thú vị
Dưới đây là một số sự thật thú vị về nguyên tố hóa học tưởng chừng đơn giản này:
- Sắt là chất xây dựng thiết yếu cho dinh dưỡng thực vật và giúp vận chuyển oxy trong máu, do đó hỗ trợ sự sống trên Trái đất.
- Nó là một chất rắn giòn, được phân loại là kim loại ở nhóm 8 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố. Ở dạng nguyên chất, nó nhanh chóng bị ăn mòn khi tiếp xúc với không khí ẩm và nhiệt độ cao.
- Nó là nguyên tố phong phú thứ tư trong vỏ Trái đất tính theo trọng lượng, và phần lớn lõi của Trái đất được cho là sắt.
- Hầu hết nó được sử dụng để sản xuất thép, hợp kim của sắt và carbon, sau đó được sử dụng trong sản xuất và xây dựng, chẳng hạn như bê tông cốt thép.
- Thép không gỉ chứa ít nhất 10,5% crom có khả năng chống ăn mòn cao. Nó được sử dụng trong dao kéo nhà bếp và đồ dùng như nồi thép không gỉ.
- Thêm các nguyên tố khác có thể cung cấp cho thép những đặc tính hữu ích mới. Ví dụ, niken làm tăng độ bền của hợp kim và làm cho nó bền hơn với nhiệt và axit.
Thông tin ngắn gọn về nguyên tố Fe
- Sốproton trong hạt nhân: 26.
- Kí hiệu nguyên tử: Fe.
- Khối lượng trung bình của nguyên tử: 55,845 g / mol.
- Mật độ: 7.874 gam trên một cm khối.
- Pha ở nhiệt độ phòng: rắn.
- Điểm nóng chảy: 15380C.
- Điểm sôi: 28610C.
- Số lượng đồng vị: 33.
- Đồng vị ổn định: 4.
Ứng dụng chính
Sắt được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như điện tử, sản xuất, ô tô và xây dựng. Sau đây là các ứng dụng của sắt:
- Là thành phần chính của kim loại đen, hợp kim và thép.
- Một hợp kim sử dụng cacbon, niken, crom và nhiều nguyên tố khác để sản xuất sắt hoặc thép.
- Trong nam châm.
- Trong thành phẩm kim loại.
- Trong thiết bị công nghiệp.
- Trong thiết bị vận tải.
- Trong các công cụ.
- Trong đồ chơi và đồ dùng thể thao.
Sắt chiếm 5% vỏ trái đất và là một trong những kim loại phổ biến nhất và được sử dụng nhiều nhất. Nguyên tố này cũng được tìm thấy trong thịt, khoai tây và rau và rất cần thiết cho động vật và con người. Nó là một phần không thể thiếu của hemoglobin. Kim loại có vẻ ngoài hơi xám, rất dẻo và dễ uốn. Nó hòa tan dễ dàng trong axit loãng và có phản ứng. Các khu vực khai thác sắt chính là Trung Quốc, Úc, Brazil, Nga và Ukraine.
