منو
 کاربر Online
788 کاربر online
تاریخچه ی: آهن













































































































((منگنز)) - __Iron__ - ((کبالت))
__Fe__
Ruthenium

{picture=Fe_TableImage.png}
((جدول استاندارد|جدول کامل))


__عمومی__
نام, علامت اختصاری, 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, سختی 7874 kg/m3, 4.0
رنگ فلزی درخشان با
ته مایه خاکستری
{picture=125pxFe2C26.jpg}
خواص اتمی__
وزن اتمی 55.845 amu
شعاع اتمی (calc.) 140 (156) 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__
((حالات ماده|حالت ماده)) جامد (فرومغناطیس)
نقطه ذوب ((1 E3 K|1808 K)) (2795 °((فارنهایت|F)))
نقطه جوش 3023 K (4982 °F)
حجم مولی 7.09 ((scientific notation|ש»10-6 ««متر مکعب بر مول|m3/mol))
گرمای تبخیر 349.6 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 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)) NA ((نیمه عمر)) DM ((انرژی فروپاشی|DE)) ((مگا|M))((الکترون ولت|eV)) ((محصول فروپاشی|DP))
54Fe 5.8% Fe با 28نوترون پایدار است
55Fe((رادیو ایزوتوپ مصنوعی|{syn.})) 2.73 y ε capture 0.231 ((Manganese|55Mn))
56Fe 91.72%Fe با 30نوترون پایدار است
57Fe 2.2%Fe با 31نوترون پایدار است
58Fe0.28% Feبا32 نوترون 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 & STP استفاده شده ، مگر آنکه ذکر شده باشد.


!اطلاعات اولیه
__آهن__ ، ((عنصر شیمیایی)) است که در ((جدول تناوبی)) با نشان Fe و ((عدد اتمی)) 26 وجود دارد. آهن فلزی است که در گروه 8 و دوره 4 جدول تناوبی قرار دارد.
!تاریخچـــــه
اولین نشانه‌های استفاده از آهن به زمان __سومریان__ و __مصریان__ بر می‌گردد که تقریبا" 4000 سال قبل از میلاد با آهن کشف شده از شهاب سنگها اقلام کوچکی مثل سر نیزه و زیور آلات می‌ساختند. 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 می‌کند ) در بین‌النهرین ، آسیای صغیر و مصر به چشم می‌خورد؛ اما ظاهرا" تنها در تشریفات از آهن استفاده می‌شد و آهن فلزی گرانبها حتی باارزش‌تر از ((طلا)) به‌حساب می‌آمد.

بر اساس تعدادی از منابع آهن ، بعنوان یک محصول جانبی از تصفیه مس تولید می‌شد - مثل آهن اسفنجی – و بوسیله ((تاریخچه متالوژی|متالوژی)) آن زمان قابل تولید مجدد نبوده است. از 1600 تا 1200 قبل از میلاد در خاورمیانه بطور روز افزون از آین فلز استفاده می‌شد، اما جایگزین کابرد برنز در آن زمان نشد.


{picture=Iron_axe1.jpg}

تبر آهنی متعلق به عصر __آهن سوئد__ در __گاتلند سوئد__ یافت شده است. از قرن 10 تا 12 در خاورمیانه یک جابجایی سریع در تبدیل 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 به نام __((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 می‌کردند. آهن را بصورت اسفنجی که مخلوطی از آهن و سرباره به همراه مقداری کربن یا کاربید است، بازیافت کردند. سپس سرباره آنرا با چکش‌کاری جدا نموده وم حتوی کربن را اکسیده می‌کردند 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 می‌توان محصولی بسیار محکم‌تر بدست آورد. محصول حاصله که دارای سطح فولادی است، از برنزی که قبلا" کاربرد داشت محکمتر و مقاوم‌تر 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 خاورمیانه و اروپا ساخته شده بودند و گمان می‌رفت که برای مردم غیر چینی هم ارسال می‌کردند.

در سالهای آخر پادشاهی سلسله ژو ( حدود 550 قبل از میلاد) به سبب پیشرفت زیاد تکنولوژی کوره ، قابلیت تولید آهن جدیدی بوجود آمد. ساخت کوره‌های بلندی که توانایی حرارتهای بالای k 1300 را داشت، موجب تولید آهن خام یا چدن توسط چینِی‌ها شد. اگر سنگ معدن آهن را با کربن k 1470-1420 حرارت دهیم، مایع مذابی بدست می‌آید که آلیاژی با 5/96% آهن و 5/53% کربن است. این محصول محکم را می‌توان به شکلهای ریز و ظریفی در آورد. اما برای استفاده ، بسیار شکننده می‌باشند، 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 است، 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 کوره‌های 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 می‌آوردند. تعدادی از قالب‌گیریهای آهن در اروپا بین سالهای 1150 و 1350 بعد از میلاد در دو منطقه در سوئد به نامهای __Lapphyttan__ و __Vinarhyttan__ انجام شد.

دانشمندان می‌پندارند 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 گلوله‌های توپ چدنی.

در آغاز برای ذوب آهن از زغال چوب هم بعنوان منبع حرارتی و هم عامل کاهنده استفاده می‌شد. در قرن 18 در انگلستان تامین کنندگان چوب کم شدند و از ((زغال سنگ)) که یک سوخت فسیلی است، بعنوان منبع جانشین استفاده شد. این نوآوری بوسیلـــه __Abraham Darby__ انرژی لازم برای انقلاب صنعتی را تامین نمود.
!پیدایـــــــش
آهن یکی از رایج‌ترین عناصر زمین است که تقریبا" 5% پوسته زمین را تشکیل می‌دهد.
آهن از __سنگ معدن هماتیت__ که عمدتا" Fe2O3 می‌باشد، استخراج می‌گردد. این فلز را بوسیله روش کاهش با کربن که عنصری واکنش‌‌پذیرتر است جدا می‌کنند. این عمل در ((کوره بلند آهن|کوره بلند)) در دمای تقریبا" 2000 درجه سانتی‌گراد انجام می‌پذیرد.

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 می‌گیرد، __چین__ ، __برزیل__ ، ا__سترالیا__ ، __روسیه__ و __هند__ با تولید 70% سنگ آهن جهان پنج کشور بزرگ تولید کنندگان آن به‌حساب می‌آیند. برای تولید تقریبا" 572 میلیون تن آهن خام 1100 میلیون تن سنگ آهن مورد نیاز است.
!خصوصیات قابل توجه
جرم یک ((اتم)) معمولی آهن 56 برابر جرم یک اتم معمولی ((هیدروژن)) می‌باشد. عقیده بر این است که آهن ، دهمین عنصر فراوان در جهان است. Fe مخفف واژه لاتین __ferrum__ برای آهن می‌باشد. این ((فلز)) ، از سنگ معدن آهن استخراج می‌شود و به‌ندرت به حالت آزاد (عنصری) یافت می‌گردد.

برای تهیه آهن عنصری ، باید ناخالصیهای آن با روش ((اکسیداسیون-احیا|کاهش شیمیایی)) از بین برود. آهن برای تولید ((فولاد)) بکار می‌رود 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 ، سنگین‌ترین و با روش شکافت اتمی ، سبکترین عنصری است که بصورت گرمازایی تولید می‌شود.

وقتی یک ستاره که دارای جرم کافی می‌باشد چنین کاری انجام دهد، دیگر قادر به تولید انرژی در هسته‌اش نبوده و یک ابر اختر پدید می‌آید. آهن رایج‌ترین فلز در جهان به حساب می‌آید. الگوهای جهان شناختی با یک جهان باز پیش‌بینی زمانی را می‌کند که در نتیجه واکنشهای همجوشی و ((شکافت هسته)) ، همه چیز به آهن تبدیل خواهد شد!
!کاربردهــــــــــا
کاربرد آهن از تمامی فلزات بیشتر است و 95 درصد فلزات تولید شده در سراسر جهان را تشکیل می‌دهد. قیمت ارزان و مقاومت بالای ترکیب آن استفاده از آنرا بخصوص در اتومبیلها ، بدنه کشتی‌های بزرگ و ساختمانها اجتناب ناپذیر می‌کند. ((فولاد)) معروف‌ترین آلیاژ آهن است و تعدادی از گونه‌های آهن به شرح زیر می‌باشد:


*آهن خام که دارای 5%-4% کربن و مقادیر متفاوتی ناخالصی از قبیل ((گوگرد)) ، ((سیلیکون)) 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)) می‌باشد. ناخالصی‌های موجود در آهن خام مثل گوگرد و فسفر که خصوصیات آنرا تحت تاثیر منفی قرار می‌دهد، در چدن تا حد قابل قبولی کاهش می‌یابند. نقطه ذوب چدن بین k 1470-1420 می‌باشد 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 می‌کند. چدن بسیار محکم ، سخت و شکننده می‌باشد. چدن مورد استفاده حتی چدن گرمای سفید موجب شکستن اجسام می‌شود.


*فولاد کربن شامل 5/1% - 5/0% کربن و مقادیر کم منگنز ، گوگرد ، فسفر و سیلیکون است.


*آهن ورزیده ( آهن نرم) دارای کمتر از 5/0% کربن می‌باشد و محصولی محکم و چکش‌خوار است، اما به اندازه آهن خام گدازپذیر نیست. حاوی مقادیر بسیار کمی کربن است ( چند دهم درصد). اگر یک لبه آن تیز شود، به‌سرعت تیزی خود را از دست می‌دهد.


*فولادهای آلیاژ حاوی مقادیر متفاوتی کربن بعلاوه فلزات دیگر مانند ((کروم)) ، ((وانادیم)) ، ((مولیبدن)) ، ((نیکل)) ، ((تنگستن)) و ... می‌باشد.


*اکسیدهای آهن برای ساخت ذخیره مغناطیسی در کامپیوتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. آنها اغلب با ترکیبات دیگری مخلوط شده و خصوصیات مغناطیسی خود را بصورت محلول هم حفظ می‌کنند.
!ترکیبات
معمولترین حالات اکسیداسیون آهن عبارتند از:


*حالت فروس 2+Fe
*حالت فریک 3+Fe
*حالت فریل 4+Fe که با تعدادی آنزیم ( مثلا" پیروکسیدازها ) پایدار شده است.
*آهن ( VI) هم معروف است (اگرچه کمیاب می‌باشد). درصورتیکه به شکل فرات پتاسیم باشد، ( K2FeO ) یک ((اکسیداسیون-احیا|اکسید کننده)) انتخابی برای الکلهای نوع اول می‌باشد. 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.
!بیولـــــــوژی
آهن ، اتم اصلی مولکول ((هموگلوبین و میوگلوبین از دیدگاه شیمی|هِم)) ( بخشی از گلبول قرمز) و بنابراین جزء ضروری تمامی هموپروتئین‌ها محسوب می‌شود. به همین علت ، وجود این عنصر در حیوانات حیاتی می‌باشد. همچنین آهن غیر آلی در زنجیره‌های آهن – گوگرد بسیاری از ((آنزیم|آنزیمها)) یافت می‌شود. باکتریها اغلب از آهن استفاده می‌کنند. وقتی بدن در حال مبارزه با یک عفونت باکتریایی است، برای عدم دستیابی ((باکتری)) به آهن ، این عنصر را پنهان می‌کند.
!ایزوتوپها
آهن بطور طبیعی دارای چهار ایزوتوپ پایدار Fe-54 , Fe56 , Fe-57 , Fe-58 می‌باشد. 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) می‌باشد. بیشتر تلاش گذشته برای اندازه گیری ترکیبات ایزوتوپی آهن به‌علت فرآیندهایی که توام با نوکلئوسنتز ( مانند مطالعات شهاب سنگها ) و شکل‌گیری کانی‌ها هستند، حول محور تعیین انواع مختلف Fe-60 صورت گرفته است.

در وهله‌های مختلف ، شهاب سنگهای __Semarkona__ و __Chervony Kut__ می‌توان بین تمرکز ((Ni))-nickel|60 ( محصول اخترچه Fe-60 ) و فراوانی ایزوتوپهای پایدار آهن ارتباطی یافت که دلیلی برای وجود آهن 60 در زمان شکل‌گیری منظومه شمسی می‌باشد. 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 اخترچه‌های بعد از شکل‌گیری آنها 4,6 میلیارد سال پیش تاثیر داشته است. فراوانی Ni-60 موجود در مواد فرازمینی 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،(2/1-). 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 می‌کند، چون مقدار زیاد آهن فروس با پروکسیدهای بدن واکنش کرده ، تولید بنیانهای آزاد می‌کند. وقتی مقدار آهن در بدن طبیعی است، مکانیسمهای ضد اکسیداسیون خود بدن قادر به کنترل این فرآیند می‌باشد. اگر مقدار آهن بیش از نرمال باشد، مقادیر غیرقابل کنترل بنیانهای آزاد بوجود می‌آید.

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__ می‌گردد. آهن اضافی در کبد جمع شده ، موجب بیماری __آهن زدگی__ __siderosis__ و آسیبهای عضوی می‌شود. به همین دلیل افرادیکه کمبود آهن ندارند، نباید مکملهای آهن مصرف کنند.
!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..