منو
 کاربر Online
452 کاربر online
تاریخچه ی: آهن

V{maketoc}












































































































((منگنز)) - __Iron__ - ((کبالت))
__Fe__
((Ruthenium|Ru))  
 
 
{picture file=img/daneshnameh_up/4/45//Fe_TableImage.png}
((جدول استاندارد|جدول کامل))


__عمومی__
((فهرست نام عناصر|نام)), ((فهرست علائم عناصر|علامت اختصاری)), ((فهرست شماره عناصر|شماره)) Iron, Fe, 26
((گروه شیمیایی)) ((فلز انتقالی))
((گروه جدول تناوبی|گروه)), ((دوره جدول تناوبی|تناوب)), ((بلوک جدول تناوبی|بلوک)) ((عنصر گروه 8|8 «VIIIB))), ((عنصر دوره 4|4)) , ((بلوک d|d))
((جرم حجمی)), ((درجه سختی موهز|سختی)) 7874 ((کیلوگرم بر مترمکعب|kg/m3)), 4.0
((رنگ)) فلزی درخشان با
ته مایه خاکستری
{picture file=img/daneshnameh_up/f/f3//125pxFe2C26.jpg}
خواص اتمی__
((وزن اتمی)) 55.845 ((واحد جرم اتمی|amu))
((شعاع اتمی)) (calc.) 140 (156) ((پیکومتر|pm))
((شعاع کووالانسی)) 125 pm
((شعاع وندروالس)) اطلاعات موجود نیست
((ساختار الکترونی)) ~np~~/np~((Argon|Ar))~np~]~/np~3d64s2]
((الکترون| -e)) بازای هر ((سطح انرژی)) 2, 8, 14, 2
((درجه اکسیداسیون)) ((«اکسید))) 2,__3__,4,6 (آمفوتریک)
((ساختار کریستالی)) بدنه مکعب مرکزی
__خواص فیزیکی__
((حالت ماده)) جامد ((«مغناطیسی|فرومغناطیس)))
((نقطه ذوب)) ((1 E3 K|1808 K)) (2795 °((فارنهایت|F)))
((نقطه جوش)) 3023 K (4982 °F)
((حجم مولی)) 7.09 ((scientific notation|×))10-6 ((متر مکعب بر مول|m3/mol))
((گرمای تبخیر)) 349.6 ((کیلوژول بر مول|kJ/mol))
((گرمای هم جوشی)) 13.8 kJ/mol
((فشار بخار)) 7.05 ((پاسکال|Pa)) at 1808 K
((سرعت صوت)) 4910 ((متر بر ثانیه|m/s)) at 293.15 K
__متفرقه__
((الکترونگاتیویته)) 1.83 ((«درجه پاولینگ)))
((ظرفیت گرمایی ویژه)) 440 ((ژول بر کیلوگرم-کلوین|J/«kg*K)))
((رسانائی الکتریکی)) 9.93 106/m ((اهم))
((رسانائی گرمایی)) 80.2 ((وات بر متر-کلوین|W/«m*K)))
1st ((پتانسیل یونیزاسیون)) 762.5 kJ/mol
2nd پتانسیل یونیزاسیون 1561.9 kJ/mol
3rd پتانسیل یونیزاسیون 2957 kJ/mol
4th پتانسیل یونیزاسیون 5290 kJ/mol
__پایدارترین ایزوتوپها__









































((ایزوتوپ|iso)) ((وفور طبیعی|NA)) ((نیمه عمر)) ((روش فروپاشی|DM)) ((انرژی فروپاشی|DE)) ((مگا|M))((الکترون ولت|eV)) ((محصول فروپاشی|DP))
54Fe 5.8% Fe با 28((نوترون)) ((ایزوتوپ پایدار|پایدار)) است
55Fe((رادیو ایزوتوپ مصنوعی|{syn.})) 2.73 y ε capture 0.231 ((Manganese|55Mn))
56Fe 91.72%Fe با 30((نوترون)) ((ایزوتوپ پایدار|پایدار)) است
57Fe 2.2%Fe با 31((نوترون)) ((ایزوتوپ پایدار|پایدار)) است
58Fe0.28% Feبا32 ((نوترون)) ((ایزوتوپ پایدار|پایدار))است
59Fe((رادیو ایزوتوپ مصنوعی|{syn.})) 44.503 d ((فروپاشی بتا|β)) 1.565 ((Cobalt|59Co))
60Fe ((رادیو ایزوتوپ مصنوعی|{syn.})) 1.5E6 y ((فروپاشی بتا|β))- 3.978 ((Cobalt|60Co))

واحدهای ((SI)) & ((دما و فشار استاندارد|STP)) استفاده شده مگر آنکه ذکر شده باشد.



آهن ((عنصر شیمیایی)) است که در ((جدول تناوبی)) با نشان Fe و ((عدد اتمی)) 26 وجود دارد. آهن ((فلز))ی است که در گروه 8 و دوره 4 جدول تناوبی قرار دارد.

! خصوصیات قابل توجه


جرم یک ((اتم)) معمولی آهن 56 برابر جرم یک اتم معمولی ((هیدروژن)) می باشد.عقیده بر این است که آهن دهمین ((عنصر)) فراوان در جهان است.Fe مخفف واژه ((لاتین)) ferrumبرای آهن می باشد.

این ((فلز)) از سنگ معدن آهن استخراج می شود و به ندرت به حالت آزاد ( عنصری) یافت می گردد.برای تهیه آهن عنصری ، باید ناخالصیهای آن با روش کاهش شیمیایی از بین برود.آهن برای تولید ((فولاد)) بکار می رود که عنصر نیست بلکه یک ((آلیاژ)) و مخلوطی است از فلزات متفاوت ( و تعدادی غیر فلز بخصوص ((کربن))).
هسته اتمهای آهن دارای بیشترین نیروی همگیر در هر نوکلئون هستند بنابراین آهن با روش همجوشی ، سنگین ترین و با روش شکافت اتمی ، سبکترین عنصری است که بصورت گرمازایی تولید می شود.وقتی یک ستاره که دارای جرم کافی می باشد چنین کاری انجام دهد ، دیگر قادر به تولید انرژی در هسته اش نبوده و یک ((ابراختر)) پدید می آید.

آهن رایج ترین فلز در جهان به حساب می آید.
الگوهای جهان شناختی با یک جهان باز پیش بینی زمانی را می کند که در نتیجه واکنشهای همجوشی و شکافت آهسته ، همه چیز به آهن تبدیل خواهد شد.

! کاربردهــــــــــا


کاربردآهن از تمامی فلزات بیشتراست و 95 درصد تناژکل فلزات تولید شده در سراسر جهان را تشکیل می دهد.قیمت ارزان و مقاومت بالای ترکیب آن استفاده از آنرا بخصوص در ((اتومبیل))ها ، بدنه ((کشتی)) های بزرگ و ((ساختمان))ها اجتناب ناپذیر می کند.((فولاد)) معروف ترین آلیاژآهن است و تعدادی از گونه های آهن به شرح زیر می باشد:

* ((آهن خام)) که دارای 5%-4% کربن و مقادیر متفاوتی ناخالصی از قبیل ((گوگرد))، ((سیلیکن)) و ((فسفر)) است و اهمیت آن فقط به این علت است که در مرحله میانی مسیر ((سنگ آهن)) تا ((چدن)) و ((فولاد)) قرار دارد.
* ((چدن)) شامل 5/3%-2% ((کربن)) و مقدار کمی ((منگنز)) می باشد.ناخالصی های موجود در آهن خام مثل گوگرد و فسفر که خصوصیات آنرا تحت تاثیر منفی قرار می دهد ، در چدن تا حد قابل قبولی کاهش می یابند.نقطه ذوب چدن بین k 1470-1420 می باشد که از هر دو ترکیب اصلی آن کمتر است و آنرا به اولین محصول ذوب شده پس از گرم شدن همزمان کربن و آهن تبدیل می کند.چدن بسیار محکم ، سخت و شکننده می باشد .چدن مورد استفاده حتی چدن گرمای سفید موجب شکستن اجسام می شود.
* ((فولاد کربن)) شامل 5/1% - 5/0% ((کربن)) و مقادیر کم ((منگنز)) ، ((گوگرد))، ((فسفر)) و ((سیلیکن)) است.
* ((آهن ورزیده)) ( آهن نرم) دارای کمتر از 5/0% کربن می باشد و محصولی محکم و چکش خوار است اما به اندازه آهن خام گدازپذیر نیست.حاوی مقادیر بسیار کمی کربن است ( چند دهم درصد).اگر یک لبه آن تیز شود به سرعت تیزی خود را از دست می دهد.
* ((فولادهای آلیاژ)) که حاوی مقادیر متفاوتی کربن بعلاوه فلزات دیگر مانند ((کروم)) ، ((وانادیم)) ، ((مولیبدونم)) ، ((نیکل)) ، ((تنگستن)) و ... می باشد.
* ((اکسیدهای آهن)) برای ساخت ((ذخیره مغناطیسی)) در کامپیوتر مورد استفاده قرار می گیرند.آنها اغلب با ترکیبات دیگری مخلوط شده و خصوصیات مغناطیسی خود رابصورت محلول هم حفظ می کنند.

! تاریخچـــــه


اولین نشانه های استفاده از آهن به زمان سومریان و مصریان بر می گردد که تقریبا" 4000 سال قبل از میلاد با آهن کشف شده از شهاب سنگها اقلام کوچکی مثل سر نیزه و زیور آلات می ساختند.

از 2000 تا 3000 سال قبل از میلاد تعداد فزاینده ای از اشیاء ساخته شده با آهن مذاب (فقدان نیکل ، این محصولات را از آهن شهاب سنگی متمایز می کند) در بین النهرین ، آسیای صغیر و مصر به چشم می خورد.اما ظاهرا" تنها در تشریفات از آهن استفاده می شد و آهن فلزی گرانبها حتی باارزش تر از طلا به حساب می امد.بر اساس تعدادی از منابع آهن ( به مرجع چه عاملی عصر آهن را بوجود آورد؟ مراجعه کنید.) بعنوان یک محصول جانبی از تصفیه مس تولید می شده - مثل آهن اسفنجی – و بوسیله متالوژی آن زمان قابل تولید مجدد نبوده است.از 1600 تا 1200 قبل از میلاد در خاورمیانه بطور روز افزون از آین فلز استفاده می شده اما جایگزین کابرد برنز در آن زمان نشد.


{picture file=img/daneshnameh_up/9/9b//Iron_axe1.jpg}

تبر آهنی متعلق به عصر آهن سوئد در گاتلند سوئد یافت شده است
از قرن 10 تا 12 در خاور میانه یک جابجایی سریع درتبدیل ابزار و سلاحهای برنزی به آهنی صورت گرفت.عامل مهم در این جابجائی ،آغاز ناگهانی تکنولوژیهای پیشرفته کار با آهن نبود بلکه عامل اصلی، مختل شدن تامین قلع بود.این دوره جابجایی که در زمانهای مختلف و در نقاط مختلفی از جهان رخ داد دوره ای از تمدن بنام عصر آهن را بوجود آورد.

همزمان با جایگزینی آهن به جای برنز فرآیند کربوریزاسیون کشف شد که بوسیله آن به آهن موجود در آن زمان ، کربن اضافه می کردند.آهن را بصورت اسفنجی که مخلوطی از آهن و سرباره به همراه مقداری کربن یا کاربید است بازیافت کردند سپس سرباره آنرا با چکش کاری جدا نموده ومحتوی کربن را اکسیده می کردند تا بدین طریق آهن نرم تولید کنند.مردم خاور میانه دریافتند که با حرارت دادن طولانی مدت آهن نرم در لایه ای از ذغال و آب دادن آن در آب یا روغن می توان محصولی بسیار محکم تر بدست آورد.محصول حاصله که دارای سطح فولادی است از برنزی که قبلا" کاربرد داشت محکمتر و مقاوم تر بود.

در چین نیز اولین بار از آهن شهاب سنگی استفاده شد و اولین شواهد باستان شناسی برای اقلام ساخته شده با آهن نرم در شمال شرقی نزدیک Xinjiang مربوط به قرن 8 قبل از میلاد بدست آمده است.این وسایل از آهن نرم و با همان روش خاور میانه و اروپا ساخته شده بودند و گمان می رفت که برای مردم غیر چینی هم ارسال می کردند.
در سالهای آخر پادشاهی سلسله ژو( حدود 550 قبل از میلاد) به سبب پیشرفت زیاد تکنولوژی کوره ، قابلیت تولید آهن جدیدی بوجود آمد.ساخت کوره های بلندی که توانایی حرارتهای بالای k 1300 را داشت موجب تولید آهن خام یا چدن توسط چینِی ها شد.اگر سنگ معدن آهن را با کربن k 1470-1420 حرارت دهیم مایع مذابی بدست می آید که آلیاژی با 5/96% آهن و 5/53% کربن است.این محصول محکم را می توان به شکلهای ریز و ظریفی در آورد اما برای استفاده ، بسیار شکننده می باشند مگر آنکه بیشتر کربن آنرا از بین ببرند. از زمان سلسله ژو به بعد اکثر تولیدات آهن در چین به شکل چدن است.با این همه آهن بعنوان یک محصول عادی که برای صدها سال مورد استفاده کشاورزان قرار گرفته باقی ماند و تا زمان سلسله شین ( حدود 221 قبل از میلاد) عظمت چین را واقعا" تحت تاثیر قرار نداد.

توسعه چدن در اروپا عقب افتاد چون کوره های ذوب در اروپا فقط توانایی k 1000 را داشت.در بخش زیادی از قرون وسطی در اروپای غربی آهن را همچنان با روش تبدیل آهن اسفنجی به آهن نرم بدست می آوردند.تعدادی ازقالب گیریهای آهن در اروپا بین سالهای 1150 و 1350 بعد از میلاد در دو منطقه در سوئد به نامهای Lapphyttan و Vinarhyttanانجام شد.دانشمندان می پندارند شاید این روش بعد از این دو مکان تا مغولستان آن سوی روسیه ادامه یافته باشد اما دلیل محکمی برای اثبات این فرضیه وجود ندارد.تا اواخر قرن نوزدهم در هر رویدادی یک بازار برای کالاهای چدنی بوجود آمد مانند درخواست برای گلوله های توپ چدنی.
در آغاز برای ذوب آهن از ذغال چوب هم بعنوان منبع حرارتی و هم عامل کاهنده استفاده می شد.در قرن 18 در انگلستان تامین کنندگان چوب کم شدند واز ذغال سنگ که یک سوخت فسیلی است بعنوان منبع جانشین استفاده شد.این نو آوری بوسیلـــه Abraham Darby انرژی لازم برای انقلاب صنعتی را تامین نمود.

! پیدایـــــــش


آهن یکی از رایج ترین عناصر زمین بوده که تقریبا" 5% پوسته زمین را تشکیل می دهد.
آهن از ((سنگ معدن هماتیت)) که عمدتا" Fe2O3 می باشد استخراج می گردد.این فلز را بوسیله روش کاهش با کربن که عنصری واکنش پذیر تر است جدا می کنند.این عمل در کوره بلند در دمای تقریبا" 2000 درجه سانتیگراد انجام می پذیرد.

ابتدا ((کک)) ( عمدتا" کربن) را وارد کوره می کنند تا با ((اکسیژن)) ترکیب شده تولید ((دی اکسید کربن)) نماید:

C + O2→ CO2
مرحله بعد ، دی اکسید کربن با کربن بیشتری واکنش نموده تولید ((مونوکسید کربن)) می کند:

CO2 + C → 2CO
مونوکسید کربن عملا" با سنگ هماتیت ترکیب می شود:

3CO + Fe2O3 → 2Fe + 3CO2

آهن به شکل مایع بدست می آید ولی هنوز ناخالص است که بیشتر ناخالصی آن ((شن)) ( دی اکسید سیلیکن) می باشد.این ماده را برای تولید سرباره با ((سنگ آهک)) ( CaCO3) ترکیب می کنند.
ابتدا سنگ آهک به ((مونوکسید کلسیم)) و دی اکسید کربن تجزیه می شود:
CaCO3 → CaO + CO2


سپس مونوکسید کلسیم با دی اکسید سیلیکن ترکیب شده تولید سرباره می کند که در راه سازی یا در ((کودها)) مورد استفاده قرار می گیرد:

Cao + Sio 2 → Casio 3

در سال ((2000)) تقریبا" 1100 میلیون تن سنگ معدن آهن با رشد ارزش تجاری تقریبا" 25 میلیارد دلار آمریکا استخراج شد.درحالیکه استخراج سنگ معدن آهن در 48 کشور صورت می گیرد، چین ، برزیل ، استرالیا ، روسیه و هند با تولید 70% سنگ آهن جهان پنج کشور بزرگ تولید کنندگان آن به حساب می آیند.برای تولید تقریبا" 572 میلیون تن آهن خام 1100 میلیون تن سنگ آهن مورد نیاز است.

! ترکیبات


معمول ترین ((حالات اکسیداسیون)) آهن عبارتند از:
* حالت فروس Fe+2
* حالت فریک Fe+3
* حالت فریل +4 Fe که با تعدادی آنزیم ( مثلا" ((پیروکسیداز))ها) پایدار شده است.
* آهن ( VI) هم معروف است (اگرچه کمیاب).درصورتیکه به شکل فرات پتاسیم باشد ( K2FeO) یک ((اکسید کننده)) انتخابی برای الکلهای نوع اول می باشد.این ماده جامد فقط در شرائط ((خلاء)) و ارغوانی تیره پایدار است هم به صورت محلول سوزآور و هم بصورت یک ماده جامد .
* کاربید آهن Fe3C به نام ((سمنتیت)) معروف است.
* همچنین به ((iron oxide)) مراجعه شود.

! بیولـــــــوژی


آهن ، اتم اصلی مولکول ((هم)) ( بخشی از گلبول قرمز) و بنابراین جزء ضروری تمامی ((هموپروتئین)) ها محسوب می شود به همین علت وجود این عنصر در حیوانات حیاتی می باشد.همچنین آهن غیر آلی در زنجیره های ((آهن – گوگرد)) بسیاری از ((آنزیم))ها یافت می شود.
باکتریها اغلب از آهن استفاده می کنند.وقتی بدن در حال مبارزه با یک عفونت باکتریایی است برای عدم دستیابی ((باکتری)) به آهن ، این عنصر را پنهان می کند.


! ایزوتوپها


آهن بطور طبیعی دارای چهار ((ایزوتوپ)) پایدار Fe-54,Fe56,Fe-57,Fe-58 می باشد.فراوانی نسبی ایزوتوپهای آهن در طبیعت تقریبا"Fe-54 8/5% ، Fe-56 7/91%،Fe-57 2/2% و Fe-58 3/0% است.Fe-60 که نوکلید پرتوزای غیر فعال است دارای ((نیمه عمر)) 5/1 (Myr) می باشد.بیشتر تلاش گذشته برای اندازه گیری ترکیبات ایزوتوپی آهن به علت فرآیندهایی که توام با ((نوکلئوسنتز)) ( مانند مطالعات ((شهاب سنگ))ها) و شکل گیری کانیها هستند، حول محور تعیین انواع مختلف Fe-60 صورت گرفته است.

در اهله های مختلف شهاب سنگهای Semarkona و Chervony Kutمی توان بین تمرکز((Ni))-nickel|60 ( ((محصول دختچه)) Fe-60) و فراوانی ایزوتوپهای پایدار آهن ارتباطی یافت که دلیلی برای وجود آهن 60 در زمان شکل گیری منظومه شمسی می باشد.احتمالا" انرژی آزاد شده توسط فروپاشی آهن 60 به همراه انرژی رها شده بر اثر فروپاشی نوکلئید پرتوزای Al-26 ، در ذوب مجدد و تفکیک اخترچه های بعد از شکل گیری آنها 6/4 میلیارد سال پیش تاثیر داشته است.فراوانی Ni-60 موجود در مواد ((فرا زمینی)) نیز ممکن است آگاهی بیشتری در مورد منشاء ((منظومه شمسی)) و تاریخ ابتدایی آن ارائه نماید.در بین ایزوتوپهای پایدار فقط آهن 57 دارای ((اسپین)) اتمی است (-1/2) به همین خاطر آهن 57 در شیمی و بیوشیمی بعنوان یک ایزوتوپ اسپینی دارای کاربرد است.

! هشدارهـــــــــا


مصرف بیش از حد آهن خوراکی ایجاد ((مسمومیت)) می کند چون مقدار زیاد آهن فروس با ((پروکسید))های بدن واکنش کرده تولید بنیانهای آزاد می کند.وقتی مقدار آهن در بدن طبیعی است مکانیسمهای ((ضد اکسیداسیون)) خود بدن قادر به کنترل این فرآیند می باشد.اگر مقدار آهن بیش از نرمال باشد مقادیر غیرقابل کنترل بنیانهای آزاد بوجود می آید.

مقدار کشنده آهن برای یک کودک 2 ساله تقریبا" 3 گرم بوده و یک گرم آن مسمومیت جدی در پی خواهد داشت.گزارشهایی مبنی بر مسمومیت کودکان در اثر مصرف 10 تا 50 عدد قرص سولفات آهن در کوتاه مدت وجود دارد.مصرف بیش از حد آهن بر اثر خوردن غیر عمدی داروها عامل جدی مرگ و میر در کودکان است.
افزایش غیرقابل کنترل آهن در بدن موجب بروز بیماری به نام ((hemochromatosis)) می گردد.آهن اضافی در کبد جمع شده و موجب بیماری آهن زدگی ((«siderosis))) و آسیبهای عضوی می شود.به همین دلیل افرادیکه کمبود آهن ندارند نباید مکملهای آهن مصرف کنند .
به ((ironing)) هم مراجعه کنید.

!منابع

*[http://periodic.lanl.gov/elements/26.html|Los|Alamos National Laboratory - Iron]

! اتصالات خارجی

* [http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Fe/index.html WebElements.com - Iron]
* [http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/Fe.html EnvironmentalChemistry.com - Iron]
* [http://education.jlab.org/itselemental/ele026.html It's Elemental - Iron]

تاریخ شماره نسخه کاربر توضیح اقدام
 شنبه 25 شهریور 1385 [11:06 ]   5   فیروزه نجفی      جاری 
 شنبه 25 شهریور 1385 [11:06 ]   4   فیروزه نجفی      v  c  d  s 
 دوشنبه 13 شهریور 1385 [14:31 ]   3   شیدا_هوشنگی2      v  c  d  s 
 سه شنبه 19 آبان 1383 [06:22 ]   2   نفیسه ناجی      v  c  d  s 
 یکشنبه 12 مهر 1383 [14:03 ]   1   فاطمه عیوضی      v  c  d  s 


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..