Σίδηρος

    Ο όρος «Σίδερο» ανακατευθύνει εδώ. Για την οικιακή συσκευή, δείτε Σίδερο (συσκευή).

Σίδηρος
Μαγγάνιο ← Σίδηρος → Κοβάλτιο ↑ Fe ↓ Ρουθήνιο Περιοδικός Πίνακας
Το άτομο του Σιδήρου
Κομμάτια σιδήρου
Ταυτότητα του στοιχείου
Όνομα, σύμβολο	Σίδηρος (Fe)
Ατομικός αριθμός (Ζ)	26
Κατηγορία	στοιχεία μετάπτωσης
ομάδα, περίοδος, τομέας	8 ,4, d
Σχετική ατομική μάζα (Ar)	55.845 g·mol−1
Ηλεκτρονική διαμόρφωση	[ Ar ] 3d6 4s2
Αριθμός CAS	7439-89-6
Ατομικές ιδιότητες
Ατομική ακτίνα	126 pm
Ηλεκτραρνητικότητα	1.83
Ενέργειες ιονισμού	1st: 762.5 kJ·mol−1 2nd: 1561.9 kJ·mol−1 3rd: 2957 kJ·mol−1
Φυσικά χαρακτηριστικά
Σημείο τήξης	1811 K,  1538 °C
Σημείο βρασμού	3134 K,  2862 °C
Πυκνότητα	7.874 g·cm−3
Ενθαλπία τήξης	13.81 kJ·mol−1
Μαγνητική συμπεριφορά	σιδηρομαγνητικό
Σκληρότητα Mohs	4
Σκληρότητα Vickers	608 MPa
Σκληρότητα Brinell	490 MPa
Μέτρο ελαστικότητας (Young's modulus)	211 GPa
Ταχύτητα του ήχου	5120 m·s−1
Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση (25°C, 1 Atm) εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά

Το χημικό στοιχείο Σίδηρος είναι μέταλλο με ατομικό αριθμό 26 και ατομικό βάρος 55,847. Έχει θερμοκρασία τήξης 1535 °C και θερμοκρασία βρασμού 2750 °C. Το χημικό του σύμβολο είναι Fe.
Ο σίδηρος είναι το τέταρτο πιο άφθονο στοιχείο στον στερεό φλοιό της γης μετά το Οξυγόνο(Ο), το Πυρίτιο (Si) και το Αργίλιο (Al) ¹. Επίσης, είναι το μεταλλο με την πιο ευρεία χρήση, κυρίως με τη μορφή των δύο σημαντικότερων κραμάτων του, του χάλυβα (ατσάλι εκ του λατινικού acciaio) και του χυτοσίδηρου. Ο σίδηρος έχει ανακαλύφθεί από την προϊστορία, συγκεκριμένα από την Εποχή του Σιδήρου.

Χαρακτηριστικά

Καθαρός Σίδηρος

Ο καθαρός σίδηρος είναι ένα μέταλλο αλλά βρίσκεται σπάνια με αυτήν την μορφή στην επιφάνεια της γης, επειδή οξειδώνεται εύκολα με την παρουσία οξυγόνου και υγρασίας στην ατμόσφαιρα. Προκειμένου να παραλάβουμε μεταλλικό σίδηρο, το οξυγόνο πρέπει να απομακρυνθεί από τα φυσικά μεταλλεύματα – κυρίως από τον αιματίτη (μετάλλευμα σιδήρου με τύπο Fe₂O₃) σε υψηλές θερμοκρασίες. Οι ιδιότητες του σιδήρου μπορούν να τροποποιηθούν με την ανάμιξη του με τα διάφορα άλλα μέταλλα (και μερικά αμέταλλα, κυρίως άνθρακα και πυρίτιο) για να σχηματίσει ατσάλι.

Οι πυρήνες των ατόμων σιδήρου έχουν μερικές από τις υψηλότερες συνδετικές ενέργειες ανά πυρήνα, οι οποίες ξεπερνώνται μόνο από το ισότοπο νικελίου ⁶²Ni. Παγκοσμίως το αφθονότερο των πιο σταθερών ισοτόπων είναι, παρόλα αυτά, το ⁵⁶Fe. Αυτό σχηματίζεται από την πυρηνική σύντηξη στα αστέρια. Αν και ένα περαιτέρω μικρό ενεργειακό κέρδος θα μπορούσε να εξαχθεί από τη σύνθεση ⁶²Ni, οι συνθήκες στα αστέρια είναι ακατάλληλες ώστε να ευνοηθεί αυτή η διαδικασία. Η διανομή των στοιχείων στη γη ευνοεί πολύ περισσότερο το σίδηρο παρά το νικέλιο, καθώς επίσης και πιθανώς στα στοιχεία-προϊόντα ενός υπερκαινοφανούς άστρου.

Ο σίδηρος (ως Fe²⁺, κατιόν σιδήρου (ΙΙ)) είναι ένα απαραίτητο ιχνοστοιχείο που χρησιμοποιείται από σχεδόν όλους τους ζωντανούς οργανισμούς. Οι μόνες εξαιρέσεις είναι μερικοί οργανισμοί που ζουν σε περιβάλλον φτωχό σε σίδηρο και έχουν εξελιχθεί ώστε να χρησιμοποιούν διαφορετικά στοιχεία στις μεταβολικές τους διαδικασίες, όπως μαγγάνιο αντί για σίδηρο για την κατάλυση, ή την αιμοκυανίνη αντί για την αιμογλοβίνη. Ένζυμα που περιέχουν σίδηρο συμμετέχουν στην κατάλυση οξειδωτικών αντιδράσεων στη βιολογία, και στις μεταφορές διάφορων ευδιάλυτων αερίων.

Προέλευση

Ο σίδηρος είναι το έκτο αφθονότερο στοιχείο στο σύμπαν, που διαμορφώνεται ως τελική πράξη της νουκλεοσύνθεσης, από το πυρίτιο που συντήκεται στα ογκώδη αστέρια. Ενώ αποτελεί περίπου το 5% της επιφάνειας της γης, ο γήινος πυρήνας θεωρείται ότι αποτελείται κατά ένα μεγάλο μέρος από ένα κράμα σιδήρου-νικελίου που αποτελεί το 35% της συνολικής μάζας της γης. Ο σίδηρος είναι συνεπώς το αφθονότερο στοιχείο στη Γη, αλλά μόνο το τέταρτο αφθονότερο στοιχείο στην επιφάνειά της, μετά το αργίλιο (Al). Το μεγαλύτερο μέρος του σιδήρου στην επιφάνεια βρίσκεται ενωμένο με το οξυγόνο ως οξειδια σιδήρου όπως ο αιματίτης, ο γκετίτης και ο μαγνητίτης ή θειούχα (σιδηροπυρίτης).

Περίπου ένας στους 20 μετεωρίτες αποτελείται από κάποια μεταλλεύματα σιδήρου-νικελίου. Αν και σπάνιοι, οι μετεωρίτες σιδήρου είναι ο σημαντικότερος τρόπος σχηματισμού και αίτιο ύπαρξης μεταλλικού σιδήρου στην επιφάνεια της γης.

Το κόκκινο χρώμα της επιφάνειας του Άρη θεωρείται ότι προέρχεται από πετρώματα πλούσια σε σίδηρο.

Ισότοπα

Ο φυσικός σίδηρος αποτελείται από τέσσερα ισότοπα: 5.845% από το ραδιενεργό ⁵⁴Fe (ημιζωή: >3,1×10²² έτη), 91,754% από το σταθερό ⁵⁶Fe, 2,119% από το σταθερό ⁵⁷Fe και 0,282% από το επίσης σταθερό ⁵⁸Fe. Το ⁶⁰Fe είναι ένα εξαφανισμένο ραδιοϊσότοπο με χρόνο ημιζωής (1,5 εκατομμύρια έτη).

Παραπομπές - σημειώσεις

• 1: R.S. Carmichael (ed.), CRC Practical Handbook of Physical Properties of Rocks and Minerals, CRC Press, Boca Raton, FL, (1989).

Εξωτερικές συνδέσεις

• Εξομολογήσεις του Σιδήρου σε γλώσσα Διαθεματικότητας (ένα διδακτικό κείμενο για τον σίδηρο)