Jern

Iso	ÅR	Periode	MD	Ed	PD
Iso	ÅR	Periode	MD	MeV	PD
54 Fe	5,845 %	stabil med 28 nøytroner
55 Fe	{syn.}	2,73 a	ε	0,231	55 Mn
56 Fe	91,72 %	stabil med 30 nøytroner
57 Fe	2,2 %	stabil med 31 nøytroner
58 Fe	0,28 %	stabil med 32 nøytroner
59 Fe	{syn.}	44.503 d	β -	0,231	59 Co
60 Fe	{syn.}	1,5 × 10 6 a	β -	3.978	60 Co

Enkle kroppsfysiske egenskaper

Vanlig tilstand

Ferromagnetisk fast stoff

Allotrope i standardtilstand

Jern α ( sentrert kubikk )

Andre allotropes

Jern γ ( ansiktssentrert kubikk ) δ jern ( kroppssentrert kubikk )

Volumisk masse

7,874 g · cm -3 til ( 20 ° C )

Krystallsystem

Kubisk sentrert

Hardhet

Farge

Sølvhvit; grå refleksjoner

1538 ° C

2861 ° C

13,8 kJ · mol -1

349,6 kJ · mol -1

7,09 × 10-6 m 3 · mol -1

Damptrykk

7.05 Pa

Lydens hastighet

4910 m · s -1 til 20 ° C

Massiv varme

440 J · kg -1 · K -1

Elektrisk Strømføringsevne

9.93 x 10 6 S · m -1

Termisk ledningsevne

80,2 W · m -1 · K -1

Løselighet

bakke. i fortynnet H- 2 SO 4 , HCl

Diverse

7439-89-6

231-096-4

Forholdsregler

SGH

Pulverisert tilstand :

Fare H228, P210, H228 : Brennbart fast stoff
P210 : Holdes borte fra varme / gnister / åpen ild / varme overflater. - Røyking forbudt.

WHMIS

Ukontrollert produktDette produktet kontrolleres ikke i henhold til WHMIS-klassifiseringskriteriene.

Transportere

3178

FN-nummer :
3178 : UORGANISK FAST, BRANNFARLIG, NOS-
klasse:
4.1
Merking: 4.1 : Brennbare faste stoffer, selvreaktive stoffer og desensibiliserte eksplosive faste stoffer

Enheter av SI & STP med mindre annet er oppgitt.

Den jern er den grunnstoff fra atomnummer 26, av symbol Fe.

Den eneste kroppen er det vanligste metall- og ferromagnetiske materialet i hverdagen, ofte i form av forskjellige legeringer . Rent jern er et duktilt overgangsmetall , men tilsetningen av veldig små mengder tilleggselementer endrer dets mekaniske egenskaper betydelig. Kombinert med karbon og med andre tilleggselementer, danner det stål , hvis følsomhet overfor termomekaniske behandlinger gjør det mulig å diversifisere materialets egenskaper ytterligere.

Generell

Jern er en del av gruppen av elementer som danner opprinnelsen til overgangsmetaller , det viser karakteristiske analogier med ruthenium , osmium , kobolt og nikkel .

Den jern 56 er den stabil nuklid tyngste som følge av smelting av silisium ved reaksjonene a når nucleosynthesis , fører i virkeligheten til nikkel-56 , som er ustabil og gir 56 Fe av to desintegrasjoner β + cut; elementene med høyere atomnummer syntetiseres av mer energiske reaksjoner som forekommer snarere under eksplosjonen av supernovaer .

Kjernefysiske egenskaper

Jernkjernen 56 har den laveste massen per nukleon av alle nuklider, men ikke den høyeste bindingsenergien, på grunn av en litt høyere andel protoner enn nikkel 62 som har den høyeste bindingsenergien. Høyeste bindingsenergi per nukleon.

Jern 56 resultatene fra den naturlige nedbrytning av nikkel 56 , en ustabil isotop som dannes i kjernen av massive stjerner ved fusjon av silisium 28 i løpet av alfa kaskadereaksjoner som stopper nikkel nettopp fordi sistnevnte har den bindingsenergi kjernekraft. Pr nukleon: fortsette fusjon, for eksempel for å produsere sink 60 , ville forbruke energi i stedet for å frigjøre den.

Jern har 28 kjente isotoper, med massetall fra 45 til 72, samt seks atomisomerer . Av disse isotoper er fire stabile, 54 Fe, 56 Fe, 57 Fe og 58 Fe, 56 Fe er den mest vanlige (91,754%), etterfulgt av 54 Fe (5,845% muligens litt radioaktiv med en halveringstid større enn 3, 1 × 10 22 år), 57 Fe (2.119%) og 58 Fe (0.282%). Standard atommasse av jern er 55,845 (2) u .

Den mest stabile radioisotopen av jern er 60 Fe med en halveringstid på 1,5 millioner år, etterfulgt av 55 Fe (2,7 år), 59 Fe (i underkant av 44,5 dager) og 52 Fe (8,5 timer).

Forekomst og naturlig overflod

Jern er det mest vanlige metallet i meteoritter så vel som i kjernene til planeter , slik som jordens .

Den mineralet jern er tilstede i naturen, i ren form eller, mer sjeldent som en legering med nikkel (5 til 18%) opprinnelig meteoritt men også som terrestriske jern kalt "jord". For sjelden og fremfor alt spredt, har den blitt produsert kunstig av smeden og stålarbeideren og massivt i visse kaukasiske sivilisasjoner i mer enn tre årtusener fra de viktigste mineralene. Kjemiske og mineralkombinasjoner som involverer jern er pletoriske, men sanne relativt rene malmer med høyt jerninnhold er mye mindre vanlige og ofte veldig lokaliserte i mest kjente jernminer fra tidlig antikk.

Jern er den 6 th mest grunnstoffet i universet , det er formet som den "endelige element" av kjernefusjon , ved fusjon av silisium i massive stjerner. Selv om det utgjør omtrent 5% (etter masse) av jordskorpen , er jordens kjerne , antas å være stort sett en jern-nikkel-legering, som utgjør 35% av massen til jorden som en helhet. Jern er kanskje, faktisk den mest tallrike element på jorden eller i det minste sammenlignbare (i bare to th stilling) masse til oksygen , men bare 4 th mest grunnstoffet i jordskorpen.

Konveksjonsstrømmene i det ytre lag av jordens kjerne (ytre kjerne), en hovedsakelig jern- nikkel- væske “legering” , antas å være kilden til jordens magnetfelt .

Funksjoner i biosfæren

Jern spiller en viktig rolle som et sporstoff eller mikronæringsstoff for mange arter, og som et element som regulerer amplituden og dynamikken til primær havproduktivitet, noe som gjør det til en viktig komponent i marine biogeokjemiske sykluser og karbonvask .

Nyere data viser at den jernholdige jerncyklusen først antas å være knyttet til tilførselen av støv rik på jern, faktisk er mye mer kompleks, og tett biogeokjemisk kombinert med store næringsstoffer (karbonholdig, nitrogenholdig). I 2017 ble det vist at i jernfattige områder på Antarktis er partikkeljern fra høvling av bergarter ved isbreer en alternativ kilde til jern som planteplankton vet hvordan de skal utnytte. Studier har vist at noe planteplankton ser ut til å ha fordel av høye CO 2 -nivåer., men å assimilere denne CO 2de trenger også jern; Det er spekulert i siden slutten av XX th århundre at seeding havet med jern kan bidra til å begrense klimaendringene. Nå oppdager vi at i de fleste fytoplanktonarter kan dette jernet bare assimileres i nærvær av karbonater. Problem: disse blir ødelagt av forsuring indusert av oppløsningen av CO 2 i vann.

Enkel kropp

Jern avslører en metallisk polymorfisme. Allotropi bruker likevel en grunnleggende endring i prosesjonen av fysiske egenskaper (ekspansjon, resistivitet, spesifikk varme knyttet til den krystallkjemiske strukturen, etc. ).

Fysiske egenskaper

Det er et metall som, avhengig av temperaturen, har en åpenbar metallisk polymorfisme. De allotropi Skiller:

under normale temperatur- og trykkforhold , det vil si ved lave temperaturer eller "lav temperatur" betyr en fast krystallinsk struktur av kroppssentrert kubikk (α jern, struktur kalt ferritt i stålet). Α jern er sterkt ferromagnetisk : Atomens magnetiske øyeblikk justerer seg under påvirkning av et eksternt magnetfelt og beholder sin nye orientering etter at dette feltet forsvinner. Dets Curie-temperaturen er 770 ° C . Dens varmekapasitet er 0,5 kJ kg -1 ° C -1 . Ved romtemperatur har den en hardhet mellom 4 og 5 på Mohs-skalaen . Tettheten er omtrent 7,86 g cm -3 for å 20 ° C . Alfajern er preget av en varme av atomsublimering tilsvarende 99,6 kcal / gram atom ved romtemperatur ( 298 K );
jern beta β er en kubisk flatesentrert struktur oppnådd ovenfor Curie-punkt, omtrent 770 ° C eller 1042 K . Ferromagnetismen til α-jern forsvinner uten atomomdannelse;
fra høye temperaturer ved omgivelsestrykk, fra 912 ° C , blir α jern et ansiktsentrert kubisk jern (γ jern, kalt struktur eller austenitt i stål), involverer transformasjonen en variasjon av indre energi på ca. 0,22 kcal / gram atom til 1184 K . Den γ jern er paramagnetisk ;
over 1394 ° C eller 1665 K blir det igjen et sentrert kubisk gittermineral (δ jern); denne transformasjonen innebærer en variasjon av indre energi på omtrent 0,27 kcal / atom-gram ;
transformasjonen til ε jern ( kompakt sekskantet struktur ) skjer ved romtemperatur på 130 kilobar .

Det rene stoffet smelter ved 1538 ° C med en latent fusjonsvarme som er i størrelsesorden 3,7 kcal / gram atom . Koking av jern, karakterisert ved en latent varme med kokende i størrelsesorden 84,18 kcal / atom-gram vises rundt 2860 ° C , i praksis for en mer eller mindre uren enkelt legeme mellom 2750 ° C og 3000 ° C .

Kjemiske egenskaper

Jern er uoppløselig i vann og i baser. Det blir angrepet av syrer.

Jernkjemi

Jern har i hovedsak tre grader av oksidasjon :

0 i det enkle karosserijernet og dets legeringer ;
+ II i jernholdige forbindelser (jernholdige ioner Fe 2+ i ioniske forbindelser);
+ III i jernforbindelser (ferriion Fe 3+ i ioniske forbindelser).

Metalloksidasjon

Jern, kombinert med oksygen, oksyderer, avhengig av forholdene, til tre jernoksider :

den jern (II) oksyd FeO ( " jernoksyd ");
den jern (III) oksyd Fe 2 O 3(" Jernoksid ");
den jernoksid (II, III) Fe 3 O 4(" Magnetisk oksid ").

I friluft i nærvær av fuktighet, korroderer det dannende rust , bestående av hydratiserte jernoksider og oksyhydroksider , som kan skrives Fe 2 O 3 · n H 2 O og FeO (OH) · n H 2 Ohenholdsvis. Siden rust er et porøst materiale, kan oksidasjonsreaksjonen forplante seg til hjertet av metallet, i motsetning til for eksempel aluminium, som danner et tynt lag med ugjennomtrengelig oksid.

Den Mössbauer spektroskopi gir et kraftig verktøy for å skille ulike grader jern oksydasjon. Med denne teknikken er det mulig å lage en kvantitativ analyse i nærvær av en blanding av jernfaser.

Jernioner i vandig løsning

I vandig løsning er det kjemiske elementet jern til stede i ionisk form med to hovedvalenser:

Fe 2+ (jern (II) ion, tidligere kalt jern ). Avhengig av det kjemiske miljøet i løsningen, kan det ta forskjellige farger. Løsningen oppnådd ved å oppløse Mohrs salt har for eksempel en lysegrønn farge. En slik løsning er stabil for pH under 6. For en pH over denne verdien, jern (II) hydroksid Fe (OH) 2 forhaste;
Fe 3+ (jern (III) ionet, tidligere kalt jern ). Jern (III) kloridløsninger er oransje, og jern (III) nitratløsninger er fargeløse. Disse løsningene må ha en pH under 2 fordi jern (III) hydroksyd Fe (OH) 3 er dårlig løselig.

Nedbør

Et visst antall ioner fører til utfelling av jernioner i oppløsning. Den hydroksyd ion HO - er en av disse (se ovenfor). Den sulfide ion S 2- gjør det mulig å danne jern (II) sulfid FeS, jern (III) sulfid og Fe 2 S 3for ikke for sur pH. Faktisk må en rimelig mengde av sulfidioner være til stede, noe som ikke er tilfelle ved sur pH-verdi ettersom sulfid-ion er da i sin disyre form, hydrogensulfid H 2 S.

Oksidasjonsreduksjon av jernioner

Referansepotensialene til jernpar er :

Fe 2+ / Fe: E ° = −0,44 V Fe 3+ / Fe 2+ : E ° = +0,77 V

Dette indikerer at metallisk jern ikke er stabilt i vandige medier. Jo lavere pH, oksideres desto raskere.

Dette indikerer også at i nærvær av oppløst oksygen ( E ° (O 2/ H 2 O) = 1,3 V ), jern (II) ioner er heller ikke stabile.

Disse referansepotensialene endres avhengig av ionene som er tilstede i løsningen, spesielt hvis stabilitetskonstantene til de tilsvarende Fe (II) og Fe (III) kompleksene er forskjellige.

Redoks er en måte å titrere jern (II) ioner på, for eksempel av cerium (IV) ioner (Ce 4+ / Ce 3+ par ) eller av permanganat MnO 4 - ioner (MnO 4 - / Mn 2 par + i svovelsyremedium ).

Selv om reduksjon av jernioner til metallisk jern er mulig, gjøres det sjelden fra vandig løsning.

Jernionkompleks

Mange jernkomplekser i vandig løsning dannes lett ved enkel tilsetning av liganden (ved riktig pH). Blant de vanligste kompleksene er de som involverer ligander:

CN cyanid -ion -

for Fe (II): Fe (CN) 64− , heksacyanoferrat (II) ion, diamagnetisk , gul; for Fe (III): Fe (CN) 63− , heksacyanoferrat (III) ion, paramagnetisk , oransje;

Disse kompleksene gjør det mulig å forberede preussisk blått ;

fluorid- ion F -

for Fe (III): FeF 2+ , fargeløs fluorofer (III) ion

I analytisk kjemi gjør dette komplekset det mulig å merke fargen på jern (III) ioner;

1,10-fenantrolin (forkortet o-fen)

for Fe (II): Fe (ophen) 3 2+ , røde, triorphophenantrolinefer (II) ioner for Fe (III): Fe (ophen) 3 3+ , grønne, triorphenantrolinefer (III) ioner

Redoks-paret som består av disse to kompleksene, brukes som en oksidasjonsreduksjons titreringsindikator;

tiocyanatgrupper ioner SCN -

for Fe (III): Fe (SCN) 2+ , blodrød, thiocyanatofer (III) ion

Dette komplekset gjør det mulig å markere en liten mengde jern (III) ion i løsning takket være den karakteristiske fargen.

Organometallisk kjemi

Det første organometalliske komplekset som ble isolert som sådan, i 1951, var et jernkompleks: ferrocene . Den består av en jern (II) ion med to syklopentadienyl-ioner C 5 H 5- . Mange andre komplekser har blitt produsert siden, enten avledet fra ferrocene eller av en helt annen natur.

Innskudd

Det meste av jernet i skorpen er kombinert med oksygen og danner jernoksidmalmer, slik som hematitt ( Fe 2 O 3), magnetitt ( Fe 3 O 4) Og limonitten ( Fe 2 O 3 · n H 2 O). Magnetisk oksid eller magnetitt Fe 3 O 4 har vært kjent siden antikkens Hellas. Det tar navnet sitt fra Mount Magnetos (det store fjellet), et gresk fjell som er spesielt rikt på dette mineralet .

Omtrent en av tjue meteoritter inneholder taenitt , den unike jern-nikkel-minerallegeringen (35-80% jern) og kamacitt (90-95% jern). Selv om det er sjeldent, er jernmeteoritter en kilde til nikkelbelagt jern, men dette meteoriske jernet som kommer på jordoverflaten er opprinnelsen til stålindustrien i etymologisk forstand; den andre naturlige kilden til lett nikkelbelagt jern er avleiringer av tellur eller naturlig jern fra mineraloger, som er sjeldnere.

Den røde fargen på overflaten til Mars skyldes en regolit rik på amorf hematitt ; den røde planeten er på en måte en "rusten planet".

90% av jernmalmforekomster i verden beholdes i et tynt lag som er veldig rikt på Fe (II), det båndede jernlaget. I de tidlige stadiene av livet, ved den arkeiske eonen rundt −2 til −4 Ga , lever cyanobakterier i Fe (II) hav. Når de begynner å fotosyntetisere, blir det produserte oksygenet oppløst og reagerer med Fe (II) for å danne Fe (III) oksider som faller ut på bunnen av havet. Etter inntak av Fe (II) konsentreres oksygen i havene og deretter i atmosfæren, og utgjør deretter en gift for førlivet. Dermed er båndene med båndjern systematisk funnet mellom de geologiske lagene i de krystallinske massivene (skiver, gneiser osv. ) Og de dolomittiske kalksteinslagene (koraller) som utgjør de føralpine massivene.

Historien om jernmetallurgi

Jern var kjent allerede på kalkolittiske steder gjennom telluriske jernsteder og spesielt jernmeteoritter som ofte allerede var legert av høy kvalitet, og det er ikke sikkert metallurgien forble konfidensiell, slik det ofte blir anslått til XII - tallet f.Kr. AD , en periode som presist markerer starten på " jernalderen " rundt XV - tallet f.Kr. AD Hittittene, i Anatolia, hadde utviklet en ganske god mestring av jernarbeid, deres tradisjon bestemte opprinnelsen i Kaukasus- regionen , og denne teknikken ser også ut til å ha vært kjent ganske tidlig i Nord- India , spesielt i Uttar Pradesh .

I den hellenistiske verden er jern attributtet til Hefaistos , den greske gud for metallurgi og vulkaner. Blant romerne, alltid smidd av Vulcan, kursiv avatar av Hefaistos, er det en fyrstelig attributt til Mars. De alkymister ga jernet navnet på Mars, krigsguden i romersk mytologi .

Frem til midten av middelalderen , Europa raffinert jern ved hjelp av masovner , som ikke ga støpejern ; den tekniske masovn , som i seg selv produserer råjern fra kull og jernmalm , ble utviklet i Kina i midten av det V- th århundre BC. AD . Det er vanlig i Vest-Europa fra midten av XV - tallet .

The West er uavhengig gjenoppfinne teknikken mer enn tusen år etter Kina. I følge den eldgamle doksografen Theophrastus var det Délas, en fryger , som oppfant jern.

De små endringene i de faste metalldelene oppnådd ved smedenes fysiske arbeid (hamring, oppvarming, overflatelegeringer, etc. ) er veldig lite viktige for kjemikeren . Jernkjemi glemmer i stor grad den ekstremt fine forståelsen av smeder eller smiedammer i den lange tekniske historien til jern.

Jernindustrien

Jernmalm gruvedrift

De viktigste jernmalmproduserende landene i 2013 er:

	Land	Malm (millioner tonn)	% verden jernmalm	Jerninnhold (millioner tonn)	% verden jerninnhold
1	Kina	1450,0	45.9	436,0	29.5
2	Australia	609,0	19.3	377,0	25.5
3	Brasil	386,27	12.2	245,67	16.6
4	India	150,0	4.7	96,0	6.5
5	Russland	105,0	3.3	60,7	4.1
6	Sør-Afrika	71,53	2.3	45.7	3.1
7	Ukraina	81,97	2.6	45.1	3.0
8	forente stater	53,0	1.7	32.8	2.2
9	Canada	42.8	1.4	26.0	1.8
10	Iran	50,0	1.6	24.0	1.6
11	Sverige	26.04	0,8	17.19	1.2
12	Kasakhstan	25.5	0,8	14.5	1.0
1. 3	Chile	17.11	0,5	9.09	0,6
14	Mauritania	13.0	0,4	7.8	0,5
15	Mexico	14.5	0,5	7.53	0,5
16	Venezuela	10.58	0,3	6.58	0,4
17	Malaysia	10.0	0,3	5.7	0,4
18	Peru	6,79	0,2	4.55	0,3
19	Mongolia	6.01	0,2	3.79	0,3
20	Tyrkia	4.45	0,1	2.98	0,2
Verden totalt		3 160	100	1.480	100

De viktigste jernmalmproduserende selskapene i verden i 2008 er:

BHP Billiton og Rio Tinto (39,6% av verdensmarkedet anslått i 2008, i tilfelle en fusjon);
Vale (tidligere CVRD) (Brasil) (35,7%);
Rio Tinto (24% alene);
BHP Billiton (16% alene);
Fortescue (5,4%);
Kumba (5,2%);
andre (LKAB, SNIM, CVG Ferrominera, Hierro Peru, Kudremukh, CAP) (13,7%).

I 2007 produserte Kina en tredjedel av verdens stål og 50% av eksporten av jernmalm.

Gjenvinning

De fleste jernbaserte metaller er magnetiske. Denne egenskapen forenkler sorteringen deres. I andre halvdel av XX th århundre, den lave kostnaden for skrap gjør elektriske stålverk mer konkurransedyktige enn ovner ups .

Stålindustri

Jern oppnås industrielt ved å redusere jernoksidene i malmen ved å bruke karbonmonoksid (CO) fra karbon ; Dette kan oppnås siden jernalderen , før XIX th århundre i enkelte deler av verden, ved å redusere malm med kull i en ovn bunn eller bunn-hjem. Vi får, uten å gå gjennom en flytende fase, en heterogen masse av jern, stål eller til og med støpejern, blandet med slagg , kalt " forstørrelsesglass ", "massiot" eller "jernsvamp". For å gjøre metallet egnet for bearbeiding av gjenstander, kan "forstørrelsesglasset" brytes og sorteres etter type karboninnhold eller mer enkelt komprimeres direkte i smia.

Det var med utviklingen av møller og hydraulisk kraft at masovnens tekniske avstamning var i stand til å utvikle seg, og ble generelt pålagt å skade den for masovnen. Hovedforskjellen i denne prosessen er at reduksjonen av jernoksider skjer samtidig med smeltingen . Metallet produseres i flytende fase i form av støpejern som har absorbert noe av karbonet fra koks og som smelter lettere enn jern (lavere smeltetemperatur på minst 200 ° C ). Men støpejernet må da gjøres om til jern.

Det er også ved tilsetning av silika til den kalkstein gangart malm , kalkstein eller til det silisiumholdige gangart malm, som gikk til masovnen: en nøyaktig andel av silisiumdioksyd og kalksten gir et lett smeltbart slagg som skiller naturlig flytende støpejern . I lang tid opererte masovnene med kull. Den koks , hardere og mer rikelig, gjorde det mulig å gjøre mye høyere masovner, men å produsere en smelting lastet med svovel .

For å oppnå et smidbart metall er det nødvendig å foredle støpejernet. Dette trinnet, utført i et stålverk , består i det vesentlige av avkalking av støpejernet for å oppnå en legering med lavere karbon: jern eller stål. Støpejernet blir omgjort til stål ved omformeren . I denne tanken blåses oksygen på eller inn i støpejernet for å fjerne karbonet .

Mens fjerning av karbon ved forbrenning med oksygen er hovedtrinnet i raffinering av råjern, vil stålverket også:

fjerning av svovel fra koks ladet til masovnen; ved å injisere kalsiumkarbid , magnesium og / eller brus , dannes svovel sulfider som flyter mellom støpejernsslaggen; denne slaggen vil da bli fjernet ved hjelp av en skrape;
forbrenning av silisium oppløst i støpejernet; denne forbrenningen er den første kjemiske reaksjonen som skjer i en omformer ; det følges umiddelbart av forbrenning av karbon ;
fjerning av fosfor fra malmen; som svovel, dette andre sprøhetsbefordrende element, går man frem ved reaksjon med kalk for å danne i konverteren P 2 O 5 som, ved å gå inn i slagget, vil bli fjernet ved adskillelse fra den flytende jern; avfosforeringsreaksjonen er den tredje og siste kjemiske reaksjonen som søkes i omformeren .

I noen tilfeller førte overflod av naturgass eller vanskeligheten med å tilpasse jernmalmen til masovnen til vedtakelsen av den såkalte " direkte reduksjon " -prosessen. Prinsippet består i å redusere jernet som er tilstede i malmene uten å gå gjennom smeltetrinnet (som i en masovn), ved å bruke reduserende gasser hentet fra hydrokarboner eller kull . Et stort antall metoder er utviklet. I 2010 kom 5% av det produserte stålet fra jern oppnådd ved direkte reduksjon.

Legeringer

Jern brukes knapt i ren tilstand (bortsett fra for å løse visse sveisbarhetsproblemer, spesielt på rustfritt stål ). Den smelting og stål ( 1000 Mt ) er de viktigste legeringene:

støpejern inneholder 2,1% til 6,67% karbon ;
stål inneholder 0,025% til 2,1% karbon, jern er hovedelementet i sammensetningen;
under 0,025% karbon, snakker vi om "industrielle jern".

Tilsetningen av forskjellige tilleggselementer gjør det mulig å få støpejern og spesialstål, men det elementet som har størst innflytelse på egenskapene til disse legeringene forblir karbon.

Rustfritt stål skylder sine korrosjonsbestandighetsegenskaper tilstedeværelsen av krom som ved oksidering vil danne en tynn beskyttende film.

Produkter

Navnet "wire" betyr ikke ren jerntråd, wire er faktisk laget av mildt stål, veldig formbart.

Metallisk jern og dets oksyder har blitt brukt i årtier for å fikse analog eller digital informasjon på egnede medier ( magnetiske bånd, audio- og videokassetter, disketter ). Bruken av disse materialene erstattes imidlertid nå av forbindelser som har bedre permittivitet , for eksempel på harddisker .

Biokjemisk bruk

Jern er et viktig element i menneskekroppen. I de aller første årene av et barns liv er behovet for jern i kosten veldig høyt, på smerter ved matmangel ( jernmangelanemi ). I tillegg er en overdose med jern også helseskadelig. Faktisk ville for mye jern øke risikoen for hepatitt , kreft og kunne være involvert i Parkinsons sykdom .

Bioinorganisk kompleks

Den hemoglobin i blod er en metalloprotein bestående av et jern (II) -kompleks. Dette komplekset gjør at røde blodlegemer kan føre oksygen fra lungene til celler i kroppen. Løseligheten av oksygen i blodet er faktisk ikke tilstrekkelig til å forsyne cellene effektivt. Dette komplekset består av et Fe (II) kation sammensatt av de fire nitrogenatomer av et porfyrin og av nitrogenet fra en histidinrest som tilhører proteinkjeden. Det sjette jernkomplekseringsstedet er enten ledig eller okkupert av et oksygenmolekyl.

Det er bemerkelsesverdig at jern (II) binder et oksygenmolekyl uten å bli oksidert. Dette skyldes tilstopping av jern av proteinet.

I mat

Jern er et sporstoff og er et av de essensielle mineralsaltene som finnes i mat , men kan være giftig i noen former. En jernmangel er en kilde til anemi og kan påvirke den kognitive og sosio-emosjonelle utviklingen av barnets hjerne eller forverre effekten av visse forgiftninger ( blyforgiftning for eksempel).

Jern er viktig for transport av oksygen og for dannelse av røde blodlegemer i blodet . Det er en viktig bestanddel av mitokondrier , siden den er en del av sammensetningen av heme av cytokrom c . Det spiller også en rolle i å lage nye celler , hormoner og nevrotransmittere . Jernet som finnes i planter (såkalt "ikke-heme" jern ) Fe 3+ eller jern, absorberes mindre godt av kroppen enn det som finnes i rå matvarer av animalsk opprinnelse ("heme" jern) Fe 2+ eller jernholdig jern . Matlagingskjøtt forvandler noe av hemejernet til ikke-hemejern, noe som er mindre biotilgjengelig . Imidlertid forbedres jernabsorpsjonen hvis den konsumeres med visse næringsstoffer , som vitamin C eller sitronsaft. Å legge sitronsaft på maten er derfor en utmerket kulinarisk vane hvis du mangler jern; på den annen side er et vitamin C-supplement ubrukelig hvis man ikke lider av vitamin C-mangel (den ekstreme mangelen er skjørbuk), selv om dette ikke kan føre til hypervitaminose siden vitamin C er vannløselig (og derfor blir overskuddet eliminert ved å svette og urinveiene). I likhet med biff er insekter en god jernkilde.

På den annen side er absorpsjonen hemmet av forbruket av te og / eller kaffe fordi tanniner (polyfenoler) er jernchelatatorer. Dette er grunnen til at det anbefales at personer i fare (tenåringer, gravide, kvinner i fertil alder, vegetarianere) og drikker te eller kaffe drikker det i stedet en time før et måltid eller to timer etter.

Oppbyggingen av jern i kroppen fører til celledød. Forskere ved Inserm mistenker at overflødig jern kan være involvert i degenerasjonen av nevroner hos pasienter med Parkinsons sykdom.

For menopausale kvinner og voksne menn er anbefalt daglig inntak av jern 10 mg ; dette ernæringsbehovet er 16 til 18 mg for kvinner fra puberteten til overgangsalderen .

På apotek

Jern brukes som medisin. Den brukes i tilfeller av jernmangel (kalt "jernmangel") som kan forårsake asteni eller til og med jernmangelanemi . Det kan gis oralt eller som en injeksjon.

Verdensproduksjon

Global jernmalmsproduksjon utgjorde 2,4 milliarder tonn i 2010, hovedsakelig drevet av Kina (37,5%), foran Australia (17,5%), Brasil (15, 4%), India (10,8%), Russland (4,2%) og Ukraina (3,0%); Verdens jernmalmreserver er anslått til 180 milliarder tonn, som inneholder 87 milliarder tonn jern, og holdes hovedsakelig av Ukraina (16,7%), Brasil (16,1%) og Russland (13,9%). Kina produserte 60% av verdens metalliske jern i 2010 (rundt 600 millioner av 1 milliard tonn) og 45% av verdens stål (rundt 630 millioner av 1,4 milliarder tonn), foran Japan (8,2% av jern og 7,9% av stål produsert i verden).

Merknader og referanser

(en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics , CRC Press Inc,2009, 90 th ed. , 2804 s. , Innbundet ( ISBN 978-1-420-09084-0 )
(i) Beatriz Cordero Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia og Santiago Barragan Alvarez , " Covalent radii revisited " , Dalton Transactions , 2008, s. 2832-2838 ( DOI 10.1039 / b801115j )
(in) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics , TF-CRC,2006, 87 th ed. ( ISBN 0849304873 ) , s. 10-202
(in) Metals Handbook , Vol. 10: Materialkarakterisering , ASM International,1986, 1310 s. ( ISBN 0-87170-007-7 ) , s. 343
(in) Thomas R. Dulski, En håndbok for kjemisk analyse av metaller , vol. 25, ASTM International,1996, 251 s. ( ISBN 0803120664 , leses online ) , s. 71
Chemical Abstracts database spurt via SciFinder Web 15. desember 2009 ( søkeresultater )
SIGMA-ALDRICH
" Jern " i databasen over kjemiske produkter Reptox fra CSST (Quebec-organisasjonen som er ansvarlig for arbeidsmiljø og helse), åpnet 25. april 2009
(in) The Most Tightly Bound Nuclei ("The nuclides most tightly bound").
Alessandro Tagliabue, Jernens integrerte rolle i havets biogeokjemi , Nature , 543, 51–59, 2. mars 2017, DOI : 10.1038 / nature21058 ( abstrakt )
Kristen French, Jernkjemi betyr noe for karbonopptak , 26. juni 2017, Earth Institute, Columbia University
Staten om drivhusgasser i atmosfæren basert på globale observasjoner gjennom 2013 (åpnet 11. september 2014), se spesielt kap. Forsuring av havet , s. 4 .
(in) RL og HG Clendenen Drickamer, " The effect of press on the volume and gattice parameters of ruthenium and iron " , Journal of Physics and Chemistry of Solids , vol. 25, n o 8,1964, s. 865-868 ( DOI 10.1016 / 0022-3697 (64) 90098-8 ).
(in) Ho-Kwang Mao, William A. Bassett og Taro Takahashi, " Effect of Pressure on Crystal Structure and Lattice Parameters of Iron up to 300 kbar " , Journal of Applied Physics , vol. 38, n o 1,1967, s. 272-276 ( DOI 10.1063 / 1.1708965 ).
" Hephaestus, den greske guden for ild og jern " , på mythology.ca
Plinius den eldre , naturhistorie [ detalj av utgaver ] [ les online ] : Bok VII
William S. Kirk , “ USGS Minerals Information: Iron Ore, ” på minerals.usgs.gov (åpnet 23. oktober 2016 )
Bernstein Resaerch i Les Echos , 5. februar 2008, s. 35
Alain Faujas, "Jernmalm vil øke med minst 65% i 2008", Le Monde , 20. februar 2008, lagt ut 19. februar 2008, [ les online ]
Overflødig jern involvert i Parkinsons sykdom , Google / AFP , 28. oktober 2008
R. Colin Carter, Joseph L. Jacobson, Matthew J. Burden, Rinat Armony-Sivan, Neil C. Dodge, Mary Lu Angelilli, Betsy Lozoff og Sandra W. Jacobson, jernmangel og kognitiv funksjon i spedbarnsalder , Pediatrics , august 2010, vol. 126, n o 2, E427-E434, sammendrag
Gladys O. Latunde-Dada , Wenge Yang og Mayra Vera Aviles , " In vitro Iron Availability from Insects and Sirloin Beef ", Journal of Agricultural and Food Chemistry , vol. 64, n o 44,9. november 2016, s. 8420–8424 ( ISSN 0021-8561 , DOI 10.1021 / acs.jafc.6b03286 , lest online , åpnet 16. november 2016 )
Se for eksempel manualen Ferrostrane ( feredetat av natrium ) av Teofarma eller Timoferol ( vitamin C + Fe) fra Elerte.
" Jernmangelanemi " , på passportsante.net ,august 2011(åpnet 23. april 2015 )
" Overflødig jern i nerveceller involvert i Parkinsons sykdom " , på Inserm ,28. oktober 2008(åpnet 23. april 2015 )
(in) " Iron Ore " , USGS Minerals.
(in) http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/iron_&_steel/mcs-2011-feste.pdf " Iron and Steel "], USGS Minerals.

Se også

Bibliografi

Elie Bertrand, Universal ordbok for rene fossiler og utilsiktede fossiler som inneholder en beskrivelse av land, sand, salter ... , i Louis Chambeau, Avignon, 1763, 606 s. , spesielt jerninngangen s. 239-256 .
Robert Luft, ordbok for rene enkle stoffer i kjemi , Nantes, Association Cultures et Techniques,1997, 392 s. ( ISBN 978-2-9510168-3-5 ), særlig kap. 26 jern s. 132-134 .
Bruce Herbert Mahan , Chimie , InterEdition, Paris, 1977, 832 s. ( Trans. Fra Universitetet kjemi , to th ed. , Addison-Wesley Publishing Company, Massachusetts, i 1969 ( ISBN 978-2-7296-0065-5 ) ), særlig s. 673-676 .
Paul Pascal , P. Bothorel, Adolphe Pacault, Guy Pannetier (red.), Ny avhandling om mineralkjemi: Jern- og jernkomplekser , vol. 17-18, Masson, 1958.

Relaterte artikler

Eksterne linker

Descriptive Chemistry of Iron Summary, University of Maine Fakultet for naturvitenskap
Fil på jern: Jern faller masken , Futura-Sciences
(en) Mineralogi av elementet jern: Sur Mindat
(no) “ Tekniske data for jern ” (åpnet 12. august 2016 ) , med de kjente dataene for hver isotop på undersider

1. 3

Hei

Være

IKKE

Født

Ikke relevant

Den

Eller

Ess

Jeg

Dette

Hadde

Lese

Din

Bein

På

Kunne

Nei

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

Alkali- metaller	Alkalisk jord	Lanthanides	Overgangs metaller	Dårlige metaller	metall loids	Ikke- metaller	halogen gener	Noble gasser	Varer uklassifisert
		Actinides
		Superaktinider