Gvožđe (Fe)

Гвожђе^[a], железо или жељезо (Fe, лат. ferrum) је метал VIIIB групе.^[1]

Има 16 изотопа чије се атомске масе налазе између 49 - 63. Постојани изотопи су: 54, 56, 57 и 58. Најзаступљенији је изотоп 56 (91%). Гвожђе је било познато још првобитним цивиЗаступљен је у земљиној кори у количини од 6,6% у облику следећихминерала: црвеног хематита (Fe₂O₃), црног магнетита (Fe₃O₄), сидерита (FeCO₃), лимонита, халкопирита, пирита, арсенопирита.^[2][3]

Сем ових минерала велики технолошки значај имају карбониклова комплексна једињења гвожђа која се добијају из хлорида гвожђа. Та једињења су катализатори бројних органских реакција. Златан хлорид (II), киселог укуса се употребљава за сузбијање малокрвности.

Гвожђе има 2 оксида. При реакцији гвожђа са кисеоником, ствара сегвожђе(III)-оксид.

У реакцији са водоником, железо(III)-оксид реагује на следећи начин, дајућигвожђе(II)-оксид (FeO).

Гвожђе има 2 хидроксида, који су као и горе наведени оксиди, нерастворни у води. Добијају се на следећи начин (реакцијом растворне соли гвожђа са натријум или калијум-хидроксидом).

• Железо(II)-хидроксид: 
• Железо(III)-хидроксид: 

Добијање гвожђа[уреди]

Сулфидне руде се загревањем преводе у оксид гвожђа. Карбонатна руда се жарењем разлаже на оксид гвожђа и CO₂. Настали оксиди гвожђа заједно са оксидним рудама се обрађују у високој пећи, где се врши редукција оксида (уклањање кисеонка из руде), помоћу кокса (C) или CO. Пећ се пуни кроз гротло. Ставља се наизменично ред руде, ред топитеља, и ред кокса. Пећ може да ради непрестано по неколико година.

Биолошки значај[уреди]

Железо је неопходно за очување здравља. Атом железа се налази у многим ензимима^[4]: хемоглобину, миоглобину... Потребе за гвожђем се разликују у зависности од старости, тежине, пола, здравља минималне количине које је потребно дневно унети крећу се у широким оквирима. Код одраслих особа од 10 милиграма дневно до 20 код жена, док је за време дојења потребно 30. Иако човеков организам има солидне механизме за регулацију количине гвожђа, у неким ситуацијама може доћи до обољења хемохроматозе. То обољење се јавља услед превелике дозе гвожђа у организму. Велике количине гвожђа(II) су отровне. Соли гвожђа(III-VI) су безопасне, зато што их организам не апсорбује.

Правилна концентрација гвожђа у крви:

• средња вредност
  • мушкарци 21,8 микро mol по литру, 120 микро грама по децилитру
  • жене 18,5 микро mol по литру, 100 микро грама по децилитру
• минималне и максималне концентрације:
  • мушкарци 17,7 - 35,9 микро mol по литру, 90 - 200 микро грама по децилитру
  • жене 11,1 - 30,1 микро mol по литру, 60 - 170 микро грама по децилитру

Особине[уреди]

Чисто железо је сјајан, сребрнаст, мекан метал који веома лако подлеже корозији.^[5]

Вековима се користи у облику легура као што су челик, легуре са манганом, хромом, молибденом, ванадијумом и многим другим елементима.

Алотропске модификације (полиморфија) гвожђа[уреди]

Гвожђе се јавља у 4 алотропске модификације:

• α гвожђе
• ß гвожђе
• γ гвожђе и
• δ гвожђе

α железо поседује просторно (запремински) центрирану кубну кристалну решетку, а стабилно је у температурском интервалу између 723 °C и 770 °C. Ова алотропска модификација железа одликује се феромагнетичним особинама.

У температурском интервалу од 770 до 906 °C железо и даље има просторно (запремински) центрирану кубну кристалну решетку, међутим изнад 770 °C одликује се парамагнетним својствима. Због разлике у физичким карактеристикама, користи се друга ознака - ß железо.

Изнад температуре од 906 °C па све до 1401 °C железо карактерише површински центрирана кубна кристална решетка. Ова алотропска модификација означава се као γ железо.

Између 1401 °C и 1539 °C железо се поново одликује просторно (запремински) центрираном кубном кристалном решетком и назива се δ железо. Разлика између α и δ железа јесте у параметру кристалне решетке.

Изнад 1539 °C железо више не поседује кристалну решетку већ се налази у течном стању - у стању растопа.лизацијама.