Żelazo

Ten artykuł dotyczy pierwiastka chemicznego. Zobacz też: inne znaczenia tego słowa.
Żelazo
mangan ← żelazo → kobalt
Wygląd
srebrzystobiały
Żelazo
Widmo emisyjne żelaza
Widmo emisyjne żelaza
Ogólne informacje
Nazwa, symbol, l.a. żelazo, Fe, 26
( łac. ferrum)
Grupa, okres, blok 8, 4, d
Stopień utlenienia -II, -I, 0, I, II, III, IV, V, VI [3]
Właściwości metaliczne metal przejściowy
Właściwości tlenków amfoteryczne
Masa atomowa 55,845(2)  u [4] [a]
Stan skupienia stały
Gęstość 7874 kg/m³ [1]
Temperatura topnienia 1538 °C [1]
Temperatura wrzenia 2861 °C [1]
Numer CAS 7439-89-6
PubChem 23925 [5]
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)

Żelazo (Fe, łac. ferrum) – pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 26, metal z VIII grupy pobocznej układu okresowego, należący do grupy metali przejściowych. Pod względem masy, jest najczęściej występującym pierwiastkiem chemicznym na Ziemi. Stanowi większość składu jej jądra zewnętrznego i wewnętrznego. Jest także czwartym najbardziej powszechnym pierwiastkiem w skorupie ziemskiej. Dostatek tego pierwiastka w strukturze planet skalistych podobnych do Ziemi wiąże się z obfitą jego produkcją w procesie fuzji jądrowej w gwiazdach o dużej masie, w której żelazo jest ostatnim pierwiastkiem, wytworzenie którego wiąże się z uwolnieniem energii. Pierwiastki o większej liczbie atomowej powstają w wyniku gwałtownego wybuchu supernowej, która rozrzuca w przestrzeń radionuklidy, będące także prekursorem stabilnego żelaza.

Podobnie jak inne pierwiastki chemiczne VIII grupy – ruten i osm – żelazo występuje w szerokim zakresie stopni utlenienia, od −II do VI, z których najpowszechniejszy jest II i III stopień. Ma 25 izotopów z przedziału mas 45–69. Trwałe są izotopy 54, 56, 57 i 58, z czego najwięcej jest izotopu 56 (92%). Żelazo w stanie wolnym występuje w meteroidach oraz środowiskach o małej zawartości tlenu, gdyż reaguje z wodą i tlenem. Powierzchnia czystego żelaza jest lśniąca i srebrzystobiała, lecz utlenia się na wolnym powietrzu, tworząc uwodnione tlenki żelaza, potocznie nazywane rdzą. W przeciwieństwie do metali tworzących na swojej powierzchni powłokę pasywną, tlenki żelaza zajmują większą objętość niż metal, w wyniku czego łuszczą się, odsłaniając kolejne dla czynników korozyjnych warstwy nieskorodowanej jeszcze powierzchni.

Żelazo wykorzystywane jest od czasów prehistorycznych. Wyparło stosowane wcześniej stopy miedzi mające niższe temperatury topnienia. W czystej postaci żelazo jest stosunkowo miękkie, aczkolwiek nie jest możliwe otrzymanie takiej jego formy na drodze wytapiania, gdzie otrzymuje się żelazo znacznie twardsze i wzmocnione przez zanieczyszczenia, a w szczególności przez węgiel. Odpowiednia mieszanina żelaza z węglem, w ilości od 0,002% do 2,1% węgla nazywana jest stalą, która charakteryzuje się nawet 1000 razy większą twardością niż czyste żelazo. Surowe stopy żelaza z węglem wytwarzane są w wielkich piecach, w których ze wsadu składającego się z rudy żelaza z dodatkiem koksu i topników wytapia się surówkę o wysokiej zawartości węgla. W kolejnych etapach produkcji, przy użyciu tlenu zmniejsza się zawartość węgla w surówce do odpowiedniej wartości, aby otrzymać stal. Z uwagi na szereg korzystnych właściwości, a także dostatek złóż rudy żelaza na świecie, stale oraz stopy żelaza utworzone z innymi metalami ( stalami stopowymi) są najbardziej powszechnymi metalami przemysłowymi.

Związki chemiczne żelaza mają wiele zastosowań. Reakcja spalania mieszaniny tlenku żelaza i sproszkowanego glinu, nazywanej termitem, stosowana jest przy spawaniu i oczyszczaniu rud. Pierwiastek ten tworzy również związki dwuskładnikowe z halogenami i tlenowcami. Żelazo odgrywa ważną rolę w biologii, łącząc się z tlenem cząsteczkowym w hemoglobinie i mioglobinie, typowymi białkami wykorzystywanymi do transportu tlenu u kręgowców. Żelazo jest również metalem występującym w wielu ważnych enzymach redoks, odpowiadających za oddychanie komórkowe, utlenianie i redukcję u roślin i zwierząt. Przeciętny mężczyzna ma w organizmie 4 gramy żelaza, a kobieta około 3,5 grama. Żelazo występuje w organizmie ludzkim w hemoglobinie, tkankach, mięśniach, szpiku kostnym, białkach krwi, enzymach, ferrytynie, hemosyderynie oraz w osoczu [7].

Właściwości chemiczne i fizyczne

Czyste żelazo jest lśniącym, srebrzystym, dość twardym i stosunkowo trudnotopliwym metalem, który ulega pasywacji [8] [9]. Domieszka krzemu bądź węgla, związana z procesem otrzymywania metalu z rud żelaza, zwiększa głębokość i szybkość korozji. Od wieków jest stosowane w formie stopów z węglem, czyli żeliwa i stali, oraz stopów z manganem, chromem, molibdenem, wanadem i wieloma innymi (są to tzw. stale stopowe).

Inne języki
Afrikaans: Yster
Alemannisch: Eisen
አማርኛ: ብረት
Ænglisc: Īsen
العربية: حديد
aragonés: Fierro
ܐܪܡܝܐ: ܦܪܙܠܐ
armãneashti: Heru
অসমীয়া: লো
asturianu: Fierro
Avañe'ẽ: Itakandua
azərbaycanca: Dəmir
تۆرکجه: دمیر
বাংলা: লোহা
Bahasa Banjar: Wasi
Bân-lâm-gú: Thih
башҡортса: Тимер
беларуская: Жалеза
беларуская (тарашкевіца)‎: Жалеза
भोजपुरी: आइरन
Bislama: Aien
български: Желязо
བོད་ཡིག: ལྕགས།
bosanski: Željezo
brezhoneg: Houarn
буряад: Түмэр
català: Ferro
Чӑвашла: Тимĕр
Cebuano: Yero
čeština: Železo
corsu: Ferru
Cymraeg: Haearn
dansk: Jern
Deutsch: Eisen
ދިވެހިބަސް: ދަގަނޑު
Diné bizaad: Béésh (Fe)
eesti: Raud
Ελληνικά: Σίδηρος
English: Iron
эрзянь: Кшни
español: Hierro
Esperanto: Fero
estremeñu: Hierru
euskara: Burdina
فارسی: آهن
Fiji Hindi: Loha
føroyskt: Jarn
français: Fer
Frysk: Izer
furlan: Fier
Gaeilge: Iarann
Gaelg: Yiarn
Gàidhlig: Iarann
galego: Ferro
贛語:
Gĩkũyũ: Iron
ગુજરાતી: લોખંડ
गोंयची कोंकणी / Gõychi Konknni: लोखण
客家語/Hak-kâ-ngî: Thiet
хальмг: Төмр
한국어:
Հայերեն: Երկաթ
हिन्दी: लोहा
hrvatski: Željezo
Ido: Fero
Bahasa Indonesia: Besi
interlingua: Ferro
Interlingue: Ferre
íslenska: Járn
italiano: Ferro
עברית: ברזל
Basa Jawa: Wesi
ಕನ್ನಡ: ಕಬ್ಬಿಣ
ქართული: რკინა
қазақша: Темір
kernowek: Horn
Kiswahili: Chuma
коми: Кӧрт
Kongo: Kibende
Kreyòl ayisyen: Fè (non)
Kurdî: Hesin
Кыргызча: Темир
лакку: Мах
лезги: Ракь
Latina: Ferrum
latviešu: Dzelzs
Lëtzebuergesch: Eisen
lietuvių: Geležis
Ligure: Færo
Limburgs: Iezer
lingála: Ebendé
Livvinkarjala: Raudu
la .lojban.: tirse
lumbaart: Fer
magyar: Vas
मैथिली: लोहा
македонски: Железо
Malagasy: Vy
മലയാളം: ഇരുമ്പ്
Malti: Ħadid
Māori: Rino
मराठी: लोखंड
Bahasa Melayu: Besi
Mìng-dĕ̤ng-ngṳ̄: Tiék
မြန်မာဘာသာ: သံ (သတ္တု)
Nederlands: IJzer (element)
Nedersaksies: Iezer
नेपाली: फलाम
नेपाल भाषा: नँ
日本語:
Napulitano: Fierro
Nordfriisk: Stälj
Norfuk / Pitkern: Aiyen
norsk: Jern
norsk nynorsk: Jern
Nouormand:
occitan: Fèrre
ଓଡ଼ିଆ: ଲୁହା
oʻzbekcha/ўзбекча: Temir
ਪੰਜਾਬੀ: ਲੋਹਾ
پنجابی: لوہا
Papiamentu: Heru
پښتو: وسپنه
Patois: Ayan
Перем Коми: Кӧрт
Piemontèis: Fer
Plattdüütsch: Iesen
português: Ferro
Qaraqalpaqsha: Temir
Ripoarisch: Eisen
română: Fier
Runa Simi: Khillay
русиньскый: Желїзо
русский: Железо
саха тыла: Тимир
संस्कृतम्: अयः
sardu: Ferru
Scots: Airn
Seeltersk: Iersen
shqip: Hekuri
sicilianu: Ferru
සිංහල: යකඩ
Simple English: Iron
سنڌي: لوهه
slovenčina: Železo
slovenščina: Železo
Soomaaliga: Xadiid
کوردی: ئاسن
српски / srpski: Гвожђе
srpskohrvatski / српскохрватски: Željezo
Basa Sunda: Beusi
suomi: Rauta
svenska: Järn
Tagalog: Bakal
தமிழ்: இரும்பு
Taqbaylit: Uzzal
татарча/tatarça: Тимер
తెలుగు: ఇనుము
ไทย: เหล็ก
тоҷикӣ: Оҳан
ᏣᎳᎩ: ᏔᎷᎩᏍᎩ
Türkçe: Demir
українська: Залізо
اردو: لوہا
ئۇيغۇرچە / Uyghurche: تۆمۈر
Vahcuengh: Diet
vèneto: Fero
vepsän kel’: Raud
Tiếng Việt: Sắt
Võro: Raud
walon: Fier
文言:
West-Vlams: Yzer (element)
Winaray: Puthaw
吴语:
ייִדיש: אייזן
Yorùbá: Iron
粵語:
Zazaki: Asın
žemaitėška: Gelžės
中文: