jern

eiendommer
Som regel
Navn , symbol , atomnummer Iron, Fe, 26
Elementkategori Overgangsmetaller
Gruppe , periode , blokk 8 , 4 , d
Utseende blank metallic med
en gråaktig fargetone
CAS-nummer

7439-89-6

EF-nummer 231-096-4
ECHA InfoCard 100.028.270
Massedel av jordens konvolutt 4,7%
Atomisk
Atommasse 55 845 (2) u
Atomeradius (beregnet) 140 (156) pm
Kovalent radius low-spin: 123 pm, high-spin: 152 pm
Elektronkonfigurasjon [ Ar ] 3 d 6 4 s 2
1. Ioniseringsenergi 7..902 468 1 (12) eV 762.47 kJ / mol
2. Ioniseringsenergi 16.19920 (5) eV1 562.98 kJ / mol
3. Ioniseringsenergi 30..651 (12) eV2 957.4 kJ / mol
4. Ioniseringsenergi 54.91 (4) eV5 298 kJ / mol
5. Ioniseringsenergi 75.00 (15) eV7 236 kJ / mol
Fysisk
Fysisk tilstand fikset
Modifikasjoner fire
Krystallstruktur α-jern: kroppssentrert kubikk

γ-jern: ansiktssentrert kubikk

tetthet 7,874 g / cm 3  = 7874 kg / m³
Mohs hardhet 4.0
magnetisme ferromagnetisk
Smeltepunkt 1811 K (1538 ° C)
kokepunkt 3273 K (3000 ° C)
Molar volum 7,09 · 10 −6 m 3 · mol −1
Fordampningsvarme 354 kJ / mol
Fusjonsvarme 13,8 kJ mol −1
Lydens hastighet 4910 m s −1 ved 293.15 K.
Spesifikk varmekapasitet 449 J kg −1 K −1
Arbeidsfunksjon 4,5 eV
Elektrisk ledningsevne 11,7 · 10 6 A · V −1 · m −1
Termisk ledningsevne 80 W m −1 K −1
Mekanisk
Utvidelseskoeffisient 11,8 · 10 −6  K −1
Kjemisk
Oksidasjonstilstander 2, 3 , 4, 5, 6
Normalt potensiale −0,44 V (Fe 2+ + 2 e - → Fe)
Elektronegativitet 1,83 ( Pauling-skala )
Isotoper
isotop NH t 1/2 ZA ZE (M eV ) ZP
52 fot {syn.} 8,275 timer ε 2.372 52 minutter
53 fot {syn.} 8,51 min ε 3.743 53 minutter
54 fot 5,8% Stabil
55 fot {syn.} 2.737 a ε 0,231 55 minutter
56 fot 91,72% Stabil
57 fot 2,2% Stabil
58 fot 0,28% Stabil
59 fot {syn.} 44.495 d β - 1,565 59 Co
60 fot {syn.} 2,62 · 10 6 a β - 3.978 60 Co
For andre isotoper, se listen over isotoper
NMR- egenskaper
  Spin
quantum
nummer jeg
γ i
rad · T −1 · s −1
E r  ( 1 H) f L ved
B = 4,7 T
i MHz
57 fot 1/2 0+0,86806 10 7 3.4 · 10 −5 06.493
sikkerhetsinstruksjoner
GHS faremerking

massiv form

ingen GHS-piktogrammer

ytterligere farer

H- og P-setninger H: ingen H-setninger
P: ingen P-setninger
Så langt som mulig og vanlig, brukes SI-enheter .
Med mindre annet er oppgitt, gjelder opplysningene standardbetingelser .

Jern er et kjemisk element med symbolet Fe ( latin: ferrum , jern ) og atomnummer 26. Det hører til overgangsmetallene i det periodiske systemet, den 8. undergruppen ( jern-platinagruppe ), ifølge den nye tellingen, gruppen 8 ( Jerngruppe ). Når det gjelder massefraksjon ( ppmw ), er jern det fjerde mest utbredte elementet i jordskorpen etter oksygen , silisium og aluminium og det mest vanlige metallet etter aluminium .

Moderne jernholdige materialer med en massefraksjon av karbon på opptil 2% kalles stål , med et høyere innhold enn støpejern . Skillet er basert på det faktum at støpejern ikke kan deformeres plastisk, spesielt kan det ikke smides, mens stål er deformerbart, dvs. smittbart. Eldre materialer (før ca 1870) med lavt karboninnhold kalles smijern og har større urenheter fordi de ble produsert annerledes enn moderne stål.

historie

Bevis for bruk av jern i de ulike kulturene gjennom arkeologiske funn er relativt sjeldne sammenlignet med funnene av bronse . På den ene siden ble jern i liten grad brukt i de tidligste periodene av historien, på den andre siden pleier det jern i fuktig luft, i vannet og i den våte jorden til korrosjon forble, så mange gjenstander ikke mottatt. Bare spesielle omstendigheter eller store dimensjoner av objektet forhindret tap av slike stykker.

Ordopprinnelse

Tidligere ble det antatt at det keltiske og germanske ordet for jern ( keltisk * isarnon , germansk * isarna ) var lånt fra illyrian . På grunn av kontrasten til den mykere bronsen, var et forhold mellom * isarnon og den latinske iraen "sinne, vold" representert. Det nye høytyske ordet jern (fra mellomhøyttysk īsen , og fra īsīn "jern") er avledet fra gammelt høytysk īsa (r) n , fra gammel tysk * īsarnan , og dette fra gallisk * īsarnon ; en illyrisk opprinnelse, derimot, anses nå som usannsynlig. * Isarnan og isarnon brukes i tysk jern så vel som i de andre germanske språkene (engelsk jern , nordfrisisk joorn , vestfrisisk izer , nederlandsk IJzer ) og på keltiske språk (bretonsk houarn , kymr.haearn , irsk og Scottish Gaelic iarann , Manx yiarn ).

I tillegg til dets enestående betydning som materiale, ble jern brukt i alkymi , der det var assosiert med symbolet " " for planeten Mars og for maskulinitet.

Tidligste bruk av meteorittjern

Før folk i forskjellige kulturer lærte å utvinne jern fra malm , brukte de meteorittjernet eller meteorittjernet , som var kjent før den faktiske " jernalderen " og er gjenkjennelig med sitt spesifikke nikkelinnhold på rundt 5 til 18% . På grunn av sin sjeldenhet var dette "himmeljernet" ( eldgyptisk : bj-n-pt = "himmelens jern") tilsvarende verdifullt og ble hovedsakelig bearbeidet til kultgjenstander og smykker. I det gamle Egypt ble for eksempel smykkeperler laget av meteorjern med et nikkelinnhold på ca. 7,5%, som dateres tilbake til rundt 3200 f.Kr. , funnet i to graver fra før-dynastisk tid . Er datert. Det var også mulig å bekrefte antagelsen som ble gitt tidlig om at en dolk funnet på mumien til farao Tutankhamun var laget av meteorjern. De eldste kjente funnene fra meteorisk jern kommer fra Mesopotamia , som ble kalt "urudu-an-bar" (=  kobber av himmelen ) av sumererne som bodde der . Blant annet ble en dolk med et blad laget av meteorjern (10,8% Ni) og et gullbelagt håndtak oppdaget i byen Ur , hvis produksjon går tilbake til rundt 3100 f.Kr. Er datert.

Jernproduksjon fra malm

For begynnelsen av jernsmelting se

Middelhavet og Lilleasia

Bruken av nikkelfritt, dvs. jordbasert jern, må også ha skjedd tidlig i Mesopotamia, som det fremgår av en nikkelfri jerndolk med et bronsehåndtak fra perioden mellom 3000 og 2700 f.Kr. F.Kr., som ble funnet i ruinene av Ešnunna nær Tell Asmar i det som nå er Irak. Opptegnelsene over hetittene i arkivene til Boğazkale (tidligere Boğazköy ) i Sentral-Anatolia viser at jern allerede var kjent på tidspunktet for kong Anitta (ca. 1800 f.Kr.) og at jern ble smeltet i det minste fra ca 1300 f.Kr. Mellom 1600 og 1200 f.Kr. Jernproduksjon forble stort sett et monopol for hettittiske imperium og var en faktor i veksten. Fra 1200 f.Kr. I Levanten ble stål produsert ved å øke karboninnholdet. Hetittene laget hovedsakelig smykker av jern, som opprinnelig ble veid opp til åtte ganger vekten i gull. På slutten av hetittitten var jern så vanlig at det ikke lenger ble tatt med i inventarlister med edle metaller, men sammen med kobber. Det kan imidlertid ikke være snakk om monopol på hetittene: Unike stykker laget av bakkenett fra middel- og senbronsealderen ble også funnet i Hellas og Kypros, i Jordan, Libanon, Israel og Egypt.

Jernalderen antas generelt å ha startet i Midtøsten rundt 1200 f.Kr. F.Kr. - ikke fordi jern spilte en viktig rolle fra dette tidspunktet, men fordi kulturen i bronsealderen kollapset i løpet av veldig kort tid. De første århundrene i jernalderen er en " mørk tidsalder " i denne regionen , der mange byer ble ødelagt, langdistansehandelen kollapset og metallproduksjon nesten sovnet. Bare fra rundt 700 f.Kr. Da kulturer kom seg etter kollaps, ble jern mer vanlig igjen. Siden 1200 f.Kr. I denne regionen er det også kjent Damaskusstål eller smeltet damask , oppkalt etter byen Damaskus , som har et veldig høyt karboninnhold på rundt 1,5% og et karakteristisk mønster når det poleres. Dette materialet er ikke bare kjent i Midt-Østen, men også tidligere i andre regioner, for eksempel i Sør-India, hvor det har blitt brukt siden 300 f.Kr. Er produsert.

I det gamle Egypt ble jern bare smeltet på 600-tallet f.Kr. Påvist. Meteorittjern har blitt brukt siden det gamle riket . Dette ble i senere tekster referert til som bj-n-pt (“himmelens jern”) og ble hovedsakelig brukt til å lage amuletter og modellverktøy for munnåpningsritualet . Et kjent funn er et dolkblad som en gravgave fra Tutankhamun fra ca 1350 f.Kr. BC, som ifølge nyere studier, sannsynligvis består av meteorisk jern. Et annet jernfunn i en grav i nærheten av Abydos fra 6. dynasti (2347-2216 f.Kr.) kunne fastslås å være nikkelfritt og dermed av jordisk opprinnelse, men tidligere bruk kunne ikke bestemmes fordi stykket var helt rustet. En jernkniv funnet i leddene til den store pyramiden i 1837, som opprinnelig ble datert til 4. dynasti, viste seg å være et moderne stykke.

Videre tilhørte Chalyber folket i Middelhavet og Lilleasia som allerede hadde fått god kunnskap om bruken av jern som metallurgisk materiale. Navnet deres levde videre i det greske ordet for stål ( chalybs ), i motsetning til vanlig jern ( sideros ). De tidligste sporene etter jernsmelting på gresk territorium ble funnet i form av jernslagge fra rundt 2000 f.Kr. I Agia Triada på Kreta.

I det gamle Egypt og i Gerar (Palestina) begynte smelting av jern rundt 1000 f.Kr. Kjent for Gerar (bevist av smelteovner og lokalt produserte landbruksredskaper) og i Kina i det minste siden Han-dynastiet (206 f.Kr. til 222 e.Kr.).

Europa

Jernnedbør (rødlig), i tillegg til svovelnedbør (gulaktig) og kalknedbør (hvitaktig) på vulkanen Krafla , Island

Jernteltene og spydene som grev Gozzadini oppdaget i etruskiske graver nær Bologna i 1853 er blant de eldste europeiske stykkene . De dateres fra 9. til 10. århundre f.Kr. I Mellom-Europa generelt er den før-romerske jernalderen vanligvis delt inn i Hallstatt- perioden (800–450 f.Kr.) og Latène-perioden (fra 450 f.Kr.), med de første jernobjektene som dukket opp så tidlig som i yngre bronsealder.

Et av de eldste kjente jernfunnene i Tyskland er en jernnitte som en forbindelse mellom en bronselansespiss og en treskaft, som ble funnet i Helle (Ostprignitz) og stammer fra rundt 800 f.Kr. BC datoer. I det tyskspråklige området markerte La Tène-perioden, som bare begynte rundt 300 år senere i hele den keltiske kulturen, en første høykultur med mange jernsmeltesteder og jernfunn (f.eks. I Siegerland og Teltow ). Bronsealderkulturene vedvarte i Nord-Tyskland under Hallstatt-perioden. Sør for Alpene var det derimot en høy kultur, etruskerne, som produserte store mengder bronse og jern og hvis produkter også nådde Sentral-Europa. De gruvet blant annet et jernskarnElba .

Racingovner eller racingverk med tilhørende smier var utbredt i Europa frem til 1700-tallet . Frem til senmiddelalderen var de den eneste måten å lage smidig jern på. Fra dette tidspunktet tillot " oppfriskning " karboninnholdet i rå- eller støpejernet å bli redusert. Flytende grisejern ble ikke opprettet med denne prosessen, da en racingovn bare kunne nå temperaturer mellom 1000 og 1200 ° C, men smeltepunktet for rent jern er 1538 ° C (smeltepunkt for ren sementitt , Fe 3 C: 1250 ° C). Utviklingen av masovner og dermed støpejern fant ikke sted før senere i Europa. De tidligste stykker av støpejern ble oppdaget i Sverige ( Lapphyttan og Vinarhyttan ) og datert til 1150-1300 . Med støpt kanonkule (fra 1400) spredte støpejernsbehandling seg som kampanjene over hele Europa.

Da de svindende skogene i Europa ikke lenger kunne dekke det økende behovet for kull for jernproduksjon, ble det søkt etter alternativer. I 1709, Abraham Darby i Storbritannia var den første til å bruke kull (mer presist kull produktet koks ) som et alternativ. I Tyskland var det bare mulig å drive en masovn med koks i 1796. Denne endringen, sammen med oppfinnelsen av dampmotoren, anses å være begynnelsen på den industrielle revolusjonen . Smelteverkene produserte støpejern og smijern . Med innføringen av puddeprosessen rundt 1784 var det mulig å erstatte det tidligere vanlige trekullet med billigere kull.

Jernbruk og funn utenfor Europa og Lilleasia

Det var også en veldig gammel tradisjon for jernproduksjon i Afrika, som begynte for rundt 3000 år siden. De afrikanske metallurgene var veldig ivrige etter å eksperimentere og være innovative, ovnenes konstruksjonsmetoder og former viser en variasjon som ikke finnes på andre kontinenter. Med noen få unntak - nemlig Mauritania og Niger - var det ingen kobber- eller bronsealder på de fleste stedene sør for Sahara som gikk foran smelting: yngre steinalder ble umiddelbart etterfulgt av jernalderen. Arkeologer daterte den eldste kjente smelteovnen i Afrika, som ble oppdaget i Termite-massivet i Niger , til 800 f.Kr. Andre steder for jernbearbeiding ble oppdaget, for eksempel i Walalde i Senegal , i Den sentralafrikanske republikk, i Rwanda , i Taruga , regionen rundt Nsukka og i den nordlige kanten av Mandara-fjellene i grenseområdet mellom Nigeria og Kamerun .

Fra det 7. århundre f.Kr. I tillegg til kulturene i Midtøsten og deler av Europa, var jern også kjent i mange andre regioner: for eksempel i India og Sri Lanka, i Kina, i Øst-Europa med skyterne og også sør for Sahara i Afrika. I Colchis , dagens Vest-Georgia, var det på 700-tallet en viktig jernprodusent. Det er funnet rundt 400 ovner der hematitt og magnetitt ble smeltet.

I Kina fikk man den første erfaringen med jern fra meteorittjern. De første arkeologiske sporene av smijern finnes i nordvest, nær Xinjiang , fra det 8. århundre f.Kr. Det antas at disse produktene, opprettet ved hjelp av metoder fra Midtøsten, kom til Kina gjennom handel. Det endret seg i slutten av Zhou-perioden på 500-tallet f.Kr. Med en massiv produksjon av støpejern i masovner. Kina utviklet kontinuerlig teknologien og forble et meget innovativt senter for metallurgi.

Jernobjekter og større jernforretninger i ruinene av Khorsabad ble funnet i gravene til Turan , en region som strakte seg over østlige Iran, Sør-Afghanistan og sørvest i Pakistan . Ble oppdaget av Victor Place sammen med rundt 160.000 kg jernstengerringer og kjettingdeler. Layard kom over jernvåpen som hjelmer, spyd og dolker under utgravningene hans i Nimrud . Berømt er Iron kolonne i Delhi, en syv meter høy smijern søyle fra fjerde / femte. Århundre.

I Australia og de omkringliggende befolkede øyene i Polynesia var imidlertid bruken av jern ukjent før det ble oppdaget av europeiske forskere. Selv i den ellers høytstående kulturen til inkaene og aztekerne i Sentral- og Sør-Amerika ble gull, sølv, kobber og bronse av god kvalitet og godt håndverk behandlet, men jern bare i små mengder og bare meteorisk jern.

Skje

Okerklipper i Roussillon , Sør-Frankrike
Båndmalm i McKinley Park, Minnesota

Jern ligger på niende plass i serien med relativ overflod av elementer relatert til silisium i universet med 8,7 · 10 5 atomer per 1 · 10 6 silisiumatomer. Den sammensmelting av elementer i stjerner endene med jern, fordi sammensmeltingen av høyere elementene ikke lenger frigjør energi, men må være brukt opp (se nucleosynthesis ). Tyngre elementer oppstår endotermisk i supernovaeksplosjoner , som også er ansvarlige for spredningen av materien som er opprettet i stjernen.

I rekkefølgen av elementoverflod i henhold til massefraksjonen, ligger jern på 2. plass i hele jorden (28,8%), fjerde i jordens konvolutt (4,70%) og fjerde i den kontinentale skorpen (5, 63%); i sjøvann inneholder den bare 0,002 mg / L. Jern, sammen med nikkel, er sannsynligvis hovedkomponenten i jordens kjerne . Antagelig drevet av termiske krefter, skaper konveksjonsstrømmer av flytende jern i den ytre kjernen jordens magnetfelt .

Det meste av jernet i jordskorpen er forbundet med forskjellige andre elementer og danner flere hundre forskjellige jernmineraler. En viktig og økonomisk viktig klasse er jernoksydmineraler som hematitt (Fe 2 O 3 ), magnetitt (Fe 3 O 4 ) og sideritt (FeCO 3 ), limonitt (Fe 2 O 3 · n H 2 O) og goetitt ( FeO · OH), som er hovedmalmene av jern. Mange magmatiske bergarter inneholder også sulfidmineralet pyrrhotitt og nikkeljernmineralet pentlanditt, som er inngrodd av det . Under forvitring har jern en tendens til å lekke ut av sulfidavleiringer som sulfat og fra silikatavsetninger som bikarbonat . Begge oksyderes i vandig oppløsning og utfelles i form av jern (III) oksid ved en litt økt pH .

Store jernforekomster er båndmalmer , en type stein som består av gjentatte tynne lag med jernoksider alternerende med bånd av lav jernskifer og kirsebær . Båndmalmene ble hovedsakelig avsatt for mellom 3700 millioner år siden og 1800 millioner år siden (de siste ble dannet for 350 millioner år siden) ved reaksjon av jern med oksygen produsert av cyanobakteriell fotosyntese .

Materialer som inneholder finmalt jern (III) oksider eller oksydhydroksider som oker har blitt brukt som gule (oker), røde (hematitt), brune (umber) og svarte (magnetitt) pigmenter siden forhistorisk tid . De bidrar også til fargen på forskjellige bergarter og leire , inkludert hele geologiske formasjoner som Painted Hills i Oregon og den røde sandsteinen . Ved jernsandstein i Tyskland og Bath Stone UK er jernforbindelser for den gule fargen på mange historiske bygninger og skulpturer ansvarlige. Den ordspråklige røde fargen på overflaten av Mars kommer fra en regolitt rik på jernoksid .

Jernsulfidet mineralet pyritt ( FeS 2 ) inneholder betraktelige mengder jern. Imidlertid brukes den hovedsakelig til produksjon av svovelsyre , hvorved grusforbrenningene som oppstår under produksjonen har et høyt jerninnhold. Det er imidlertid bare mulig å bruke disse til jernproduksjon med moderne metoder, siden rester av svovel må fjernes, noe som gjør jernet sprøtt. Faktisk er jern så utbredt at produksjonen generelt bare fokuserer på malm med veldig høyt jerninnhold.

Stryke i malm

De første avsetningene som ble utvunnet var torvjernstein og utsatte malmer. I dag utvinnes hovedsakelig magnetitt ( Fe 3 O 4 ), hematitt og sideritt. De største jernmalmforekomstene finnes i de såkalte banded iron Formations (BIF, banded iron malm or banded iron formation ), som også blir referert til som taconitt og itabiritter og inneholder jern hovedsakelig i mineral hematitt og magnetitt.

Jern som mineral

Massivt jern i basalt

Sjeldent jern i naturen og verdig før, vanligvis i form av små bobler eller buler i den omkringliggende bergarten, så vel som massive mineralaggregater opp til 25 tonn i vekt, og derfor som et mineral anerkjent. Den internasjonale Mineralogisk Association (IMA) lister det i henhold til de systematikk av mineraler i henhold til Strunz (niende utgave) under systemet nei. "1.AE.05" (grunnstoffer - metaller og intermetalliske forbindelser - jern- kromfamilie ) ( 8. utgave : I / A.07-10 ). Systematikken til mineraler i følge Dana , som også er vanlig i engelskspråklige land , viser elementet mineral under systemnr. "1.1.11.0".

Så langt har solid jern blitt påvist på 120 steder over hele verden (fra 2010), selv om de aller fleste består av meteorittiske jernfunn av Kamacite- sorten .

Jern krystalliserer seg i det kubiske krystallsystemet , har en Mohs-hardhet mellom 4 og 5 og en stålgrå til svart farge ( jernsvart ) , avhengig av formasjonsforholdene og renhetsgraden . Den linjefarge er også grå.

På grunn av reaksjonen med vann og oksygen ( rusting ) er fast jern ikke stabilt. Derfor forekommer legering med nikkel enten som Kamacite (4 til 7,5% Ni) eller taenitt (20 til 50% Ni) bare i jernmeteoritter på og i basalter , der det noen ganger er en reduksjon kommer fra jernholdige mineraler. Jern med lavere nikkelinnhold regnes som en rekke av det samme og er kjent under navnet Josephinite , men dette navnet er også et synonym for mineralet Awaruit (Ni 3 Fe).

Jernmalm, derimot, blir funnet relativt ofte; Viktige eksempler er mineralene magnetitt ( magnetisk jernmalm Fe 3 O 4 ), hematitt ( hematitt , Fe 2 O 3 ), pyrrhotitt ( pyrrhotitt , FeS), pyritt ( jernpyritt , FeS 2 ), sideritt ( sideritt , FeCO 3 ) og som stein anvendelig limonitt ( limonitt , Fe 2 O 3 ° N H 2 O). Den sedimentære bergart jern oolitt , noen ganger referert til som jern stein, består av jernhydroksyd mineraler, sementert med leirholdig eller kalkholdige bindemidler. Mineralene kloritt , glaukonitt og pyritt er av mindre industriell interesse, men finnes ganske ofte i naturen . Totalt er 1424 jernmineraler kjent (per 2010).

Jern i matvarer

Mange matvarer inneholder spor av jern. Havre (avskallet) inneholder for eksempel 58 mg / kg, bygg (avfelt) og rug 28 mg / kg, hvete 33 mg / kg, kakao (litt avoljet) 125 mg / kg, spinat 38 mg / kg, poteter 5 mg / kg, Persille 55 mg / kg, eple 2 til 9 mg / kg, storfekjøtt 21 mg / kg, okselever 70 mg / kg, oksenyr 11 mg / kg, griselever 154 mg / kg, svinekjøtt 18 mg / kg , gris nyre 100 mg / kg, Griseblod 550 mg / l, storfe blod 500 mg / l, kumelk 0,5 mg / l og eggeplomme 60 til 120 mg / l.

økonomisk støtte

Verdensomspennende finansieringsbyråer

De Folkerepublikken Kina er 711 millioner tonn (60 prosent) i 2017, den viktigste langt Land råjern, etterfulgt av Japan 78 millioner tonn (6,6 prosent), India 66 millioner tonn (5,6 prosent) og Russland 52 millioner tonn (4,4 prosent). De fire statene hadde til sammen en andel på 77,5 prosent i verdensproduksjonen på 1170 millioner tonn. I Europa var andre viktige produsenter Ukraina , Tyskland og Frankrike .

Rundt 2,4 milliarder tonn jernmalm ble utvunnet over hele verden i 2017. De viktigste jernmalmleverandørene var Australia , etterfulgt av Brasil , Folkerepublikken Kina, India og Russland. Sammen hadde de en andel på 80,8 prosent av verdensproduksjonen. I tillegg er nytt jern laget av skrap.

De største produsentene av råjern over hele verden (2016)
rang land Produksjon
(i millioner t )
rang land Produksjon
(i millioner t)
1 Folkerepublikken Kina 700,7 11 Taiwan 014.9
2 Japan 080.2 12. plass Tyrkia 012.5
3 India 077.3 1. 3 Frankrike 009.7
4. plass Russland 051,9 14. Canada 007.6
5 Sør-Korea 046.3 15. Storbritannia 006.1
Sjette Brasil 035,0 16 Nederland 006.1
7. Tyskland 027.3 17. Italia 006.0
8. plass forente stater 022.3 18. Østerrike 005.6
9 Ukraina 021.9 19. Mexico 005.2
10 Iran 018.3 20. Sør-Afrika 005.0

Utvikling av global jernmalmsproduksjon (i millioner tonn)

Utvikling av verdensomspennende råjernproduksjon (i millioner tonn)

Utvinning og presentasjon

Rent jern
Jernproduksjon i Coalbrookdale , hvor Abraham Darby I var den første som utvunnet jern med koks i 1709 ( maleri av Philippe-Jacques de Loutherbourg , 1801)

Malmedrift og bearbeiding

Jernmalm ekstraheres hovedsakelig i gruvedrift og sjeldnere innen anleggsteknikk ( underjordisk gruvedrift , som i jernmalmgruven i Kiruna ). Der jernmalmforekomstene som er anerkjent som verdig gruvedrift, blir eksponert åpent, kan malmen utvinnes i mindre arbeidskrevende gruvedrift. Det meste av jernmalmen utvinnes i Brasil, Australia, Kina, India, USA og Russland.

De siste årene har disse landene fortrengt de opprinnelig viktigste jernmalmsproduserende land som Frankrike, Sverige og Tyskland, hvis siste jernmalmgruve i Øvre Pfalz ble stengt i 1987.

Av teknologiske og økonomiske årsaker bør malmene som brukes til prosessering i masovner ha ensartede egenskaper fra et kjemisk og fysisk synspunkt. Følgelig må de grove malmene som oppnås under gruvedrift brytes, males og siktes, og malmene som er for fine, må gjøres klumpete. Dette er kjent som malmberedning. Uregelmessigheter i malmene til ett eller forskjellige gruvedriftssteder kompenseres for ved å blande malmene på såkalte blandesenger. Bare en liten del av malmene kan brukes direkte i masovnen som klumpmalm . Hoveddelen av jernmalmen er til stede som finmalm og må gjøres klumpete for bruk i masovnen, siden finmalmen i stor grad vil forringe eller til og med forhindre lufttilførselen (vind) i masovnen. De viktigste prosessene for dette er sintring og pelletering . I Tyskland lages malmene hovedsakelig i stykker ved sintring. I andre land, for eksempel i USA, brukes flere pellets, hvorved kornstørrelsen som følge av behandlingen er avgjørende for valg av prosessen. Sintring krever en kornstørrelse på mer enn 2 mm, mens malmer som er enda finmalt er pelleterte.

I sintringsanleggene sorteres grovere malmkorn etter størrelse og sintres. Små malmkorn må plasseres sammen med kalkaggregater på gassfyrte, motordrevne vandringsnett (ristetransportbånd) og smeltes ved intens oppvarming og derved "bakes sammen" (sintret). Veldig fin malm blir malt til et fint pulver, som ofte er nødvendig for å skille gang. Deretter blandes den intensivt med kalkstein, finkornig koks (koksbris) og vann og plasseres på et motordrevet kjøregitter. Gasser blir ekstrahert nedenfra gjennom vandreristen. Tenningen foregår ovenfra og en brennende front beveger seg fra topp til bunn gjennom blandingen, som kort smeltes (sintret). Ved pelletering brukes bindemidler, tilslag og vann til å lage en blanding som deretter rulles på pelleteringsplater for å danne små kuler (grønne pellets) med en diameter på 8 til 18 mm. Disse blir brent i pellets med gassfyring ved 1000 ° C på et vandrende rist, i akselovner eller roterende ovner. Sinter er ikke lett å transportere og produseres derfor i jern- og stålverkene, pelletsanlegg drives for det meste nær malmgruvene.

Jernproduksjon i masovnen

Skjematisk struktur av en høyovn
Råjern , detaljert visning

Jernet oppnås ved kjemisk reduksjon av jernoksydet til de oksidære jernmalmene (eller sulfidiske jernmalmene etter steking med atmosfærisk oksygen) og karbon (koks). Råjern produseres nesten utelukkende i høye blåseakselovner (masovner). Bare i land med billige vannkraftverk og dyrt kull spiller produksjon i elektriske ovner en begrenset rolle. Koks og malm helles vekselvis i lag øverst i ovnen. For dette formålet er vanligvis to bunkere anordnet over ovnsfartøyet, som fungerer som gasslås mellom ovnsfartøyet og omgivelsene. Helt på toppen er det en rotasjonsrenner inne i ovnkaret, med hvilket materialet fordeles i spiralform over lasteflaten. Lagene av koks i det nedre området av ovnen, når malmen blir plast, opprettholder at prosessgass kan strømme gjennom sengen (koksvindu).

Innsatsen synker i ovnsakselen og tørkes, varmes opp, jernoksidene reduseres og til slutt smeltes ( redoksreaksjon ) av den stigende prosessgassen, som er omtrent 1600 til 2200 ° C (ved injeksjonspunktet) og består av karbonmonoksid og nitrogen . Prosessgassen blir generert ved å blåse luft forvarmet til rundt 900 til 1300 ° C inn i ovnen gjennom blåsestøping (vannkjølte kobberdyser) . Den oksygen i luften brenner med koks for å danne karbonmonoksid. Hele prosessen tar omtrent åtte timer.

Den såkalte "indirekte reduksjonen" finner sted i temperaturssonen mellom 500 og 900 ° C. De forskjellige jernoksidene reagerer med karbonmonoksid eller hydrogen i tre trinn , til endelig metallisk jern er til stede:

eller.

Jo mer jernholdig magnetitt er dannet av hematitt .

eller.

Av magnetitt produsert wustite .

eller.

Metallisk jern er produsert av wüstite, som samler seg i masovnen nedenfor.

I temperaturområdet 900 til 1600 ° C er det også en "direkte reduksjon" med karbon:

Toppgassen som kommer fra masovnen blir frigjort fra støvet og brukes til å betjene vindvarmere, vifter, pumper, belysning, gassrengjøring og transportutstyr som kreves for masovneprosessen. Overskuddet brukes til drift av stålverk eller andre industrielle formål.

I tillegg til flytende jern produserer ovnen også flytende slagg . Siden smeltepunktet for en blanding av SiO 2 og Al 2 O 3 er for høy til å danne en slagg som er flytende ved 1450 ° C, aggregater blir brukt til å generere mer lett smeltbare kalsium aluminiumsilikater for å senke smeltepunktet . Er det z. B. til aluminiumoksyd og kiselsyreholdige ganguer, som vanligvis er tilfelle, antyder man følgelig kalkholdig, d. H. grunnleggende komponenter (f.eks. kalkstein , dolomitt ). Når det gjelder kalkholdige gangarter, omvendt, inneholder aluminiumoksyd og kiselsyreholdig, dvs. H. sure tilslag (f.eks. feltspat , leirskifer ) tilsettes. Jernet og slaggen blandes sammen i masovnen, har en temperatur på ca 1450 ° C og trekkes av gjennom et kranhull som åpnes omtrent annenhver time ved å tappe og lukkes etter omtrent en time ved å plugge med en keramisk masse . Jern og slagg skilles utenfor ovnen. Jernet fylles i transportpanner og føres til stålverket .

Jernet er flytende ved 1450 ° C fordi karbonet oppløst i jernet senker smeltepunktet . Slaggen atomiseres med vann. Den stivner som et finkornet glass (slaggesand) på grunn av slukking . Denne slaggesanden er finmalt og brukes som et tilsetningsstoff i betong (fyllstoff) . Avhengig av prosessen i masovnen produseres det under hele produksjonsprosessen mellom 200 og 1000 kg slagg per tonn jern.

Malm og koks inneholder silisiumdioksid ( kvartssand , silikater ) SiO 2 og aluminiumoksid Al 2 O 3 som de viktigste urenhetene . En liten del av silisiumdioksyden reduseres til silisium , som oppløses i jernet. Resten, sammen med aluminiumoksidet, danner slagg (kalsium- aluminium-silikat ).

Jernet i masovnen ( grisejern ) har bare et jerninnhold på rundt 95%. Den inneholder 0,5 til 6% mangan, så vel som for mye karbon (2,5 til 4%), svovel (0,01 til 0,05%), silisium (0,5 til 3%) og fosfor for de fleste bruksområder (0 til 2%). Vanligvis utføres derfor avsvovling først i stålverket ved å blåse inn kalsiumkarbid , magnesium eller kalk , med optimal avsvovling som en forutsetning for produksjon av sfæroid grafittstøpejern . Hvis grisejern kjøles veldig sakte, f.eks. B. i sandformer ("ingotsenger") skiller det oppløste karbonet seg ut som grafitt, og "grå grisejern" oppnås (grå bruddoverflate, smeltetemperatur ca. 1200 ° C). En annen betingelse for dette er at silisiuminnholdet dominerer over manganinnholdet (> 2% Si; <0,2% Mn). Med raskere kjøling, z. B. i jernskall ("støpeformer") forblir karbonet som jernkarbid i grisejernet, slik at et "hvitt grisejern" (hvit bruddoverflate, smeltetemperatur rundt 1100 ° C, hovedsakelig brukes til produksjon av stål ) er skapt. En overvekt av manganinnholdet (<0,5% Si;> 4% Mn), som motvirker utfelling av grafitt, er også viktig her.

Jernproduksjon uten masovn

Masovner har et stort material- og energibehov, som ikke alltid kan tilveiebringes hvis råvaren og energiforholdene er ugunstige. På grunn av dette og på grunn av miljøhensyn er det utviklet alternative metoder for bearbeiding av jern. I disse skal de eksisterende jernmalmene reduseres med liten eller ingen bruk av koks eller alternativt med hardkull , brunkull , råolje eller naturgass . I de fleste prosessene kjent som "direkte jernreduksjon" oppnås det produserte grisejernet i fast, porøs form, som er kjent som svampjern eller "direkte" jern og er egnet for stålproduksjon .

To hovedreaksjoner inkluderer den direkte reduksjonsprosessen : Når du bruker metan ( naturgass ) og oksygen (alternativt vanndamp eller karbondioksid), blir dette delvis oksidert (med varme og en katalysator ):

Den jernmalm blir deretter behandlet med disse gasser i en ovn , noe som resulterer i fast svampjern :

Silisiumdioksyd fjernes ved å tilsette en kalksteinstrøm som beskrevet ovenfor.

Kjente direkte reduksjonsprosesser, sortert i henhold til respektive reduksjonsbeholder, inkluderer:

  1. Jernproduksjon i sjaktovnen :
    Alle tre prosessene bruker en mer eller mindre kort akselovn og, som inngangsmaterialer, jernrike klumpmalmer, sinter eller pellets, som er forvarmet og plassert på ovnshodet. En 1000 ° C varmreduserende gassblanding av karbonmonoksid (CO), hydrogen (H 2 ), karbondioksid (CO 2 ), vann (H 2 O) og om nødvendig metan (CH 4 ) blåses i bunnen av ovnen. Det produserte svampjernet har en renhet på 85 til 95%.
  2. Jernproduksjon i retorten :
    Meget rike jernmalmkonsentrater plasseres i keramiske retorter eller muffler og reduseres enten med finkornet kull, koksbris og kalkstein eller med naturgass. Det produserte svampjernet har en renhet på 80 til 95% og brukes enten til produksjon av spesialstål eller som jernpulver for pulvermetallurgi .
  3. Jernproduksjon i et roterende fartøy:
    Klumpmalm eller pellets introduseres her sammen med kalkstein eller dolomitt i roterende ovner opp til 110 m lange , som varmes opp til 1050 ° C med brunkull, koksovnsgass eller fyringsolje. Svampjern produseres med en renhet på 85 til over 90%.
    Forvarmet jernmalm blir ført inn i en roterende ovn med kull eller koks på en svinejernskar. Ved å blåse inn rent oksygen blir karbonmonoksidet i den reduserende gassen brent til karbondioksid, og rotasjonsovnen oppvarmes til ca. 1300 til 1350 ° C. Flytende råjern produseres.
  4. Jernproduksjon i fluidbed-reaktoren
    Svampjern er produsert av finkornede jernmalmer, som blir virvlet opp og redusert enten med injisert hydrogen, naturgass eller raffinaderirestgass.
  5. Jernproduksjon i en elektrisk ovn
    Produksjon av jern i elektriske ovner er bare verdt hvis elektrisitet kan tilføres i tilstrekkelige mengder og billig. Avhengig av kvaliteten på jernmalm og karbonbærere er energiforbruket mellom 2000 og 2500 kWh per tonn råjern.

Thermite reaksjon

Den antennelse av en blanding av aluminiumpulver og jern (III) oksyd dannes det flytende metallisk jern via termittreaksjon:

Reaksjonen har ingen betydning for produksjonen av jern fra malm, blant annet fordi det nødvendige aluminiumet krever en betydelig mengde elektrisk energi for produksjonen. Den aluminotermiske sveisingen bruker den gjenværende energien til det flytende jernet etter reduksjon av jernoksydet blant annet ved hjelp av aluminium for smeltesveising. av jernbanespor .

Stålproduksjon

I γ-jernet er karbon opp til 2,06% løselig, stål inneholder 0 til 2% karbon, det er formbart og rullbart, men bare fra 0,5% karbon er det herdbart . Hvis verdien er lavere, er det ikke herdbart stål eller smijern.

For stålproduksjon ble forskjellige prosedyrer utviklet, inkludert Pfützenöfen , Bessemer-omformer , ovner med åpen peis, Sauerstoffbasisöfen og lysbueovner . I alle tilfeller er målet å oksidere noe eller hele karbonet sammen med andre urenheter . På den annen side kan andre metaller tilsettes for å lage legeringsstål.

Avhengig av prosessen trekkes eller tappes eventuell avsvovlingsslagg som kan ha oppstått, og grisejernet blir deretter brukt til å produsere stål i en omformer ( oksygenblåseprosess , vindfriskeprosess som Thomas-prosessen , komfyrfriskingsprosess som f.eks. i Siemens-Martin prosess ) med tilsetning av kalk og å blåse inn luft eller blåse oksygen i et oksyderende måte. I denne prosessen blir silisium brent i silisiumdioksid og karbon i karbondioksid. Fosforet er bundet som kalsiumfosfat . Det flytende jernet har da en temperatur på rundt 1600 ° C. Den inneholder så mye oksygen at karbonmonoksidbobler dannes fra gjenværende karbon når det stivner. Dette er uønsket i kontinuerlig støping som er mest brukt i dag . Når du tapper stålet fra omformeren til sleiven, tilsettes aluminium derfor for å binde oksygenet som aluminiumoksid. Hvis kvaliteten på stålet er høy, følges omformerprosessen av ytterligere prosesstrinn, for eksempel: B. en vakuumbehandling ( sekundær metallurgi ).

Alternativt kan grisejern også bearbeides til stål (med opptil 2% karbon ) ved sementering ved bruk av andre metoder som puddeprosess eller herding, samt smijern (kommersielt tilgjengelig rent jern) .

eiendommer

Fysiske egenskaper

Kjernebindende energi som en funksjon av kjernemassen: kurvemaksimum nær 56 Fe
Kroppssentrert kubisk enhetscelle av jernkrystall
Molarvolum som en funksjon av trykk for α-jern ved romtemperatur
Fasediagram over jern
høy renhet (99,97% +) elektrolytisk produsert jern

Kjemisk rent jern er et sølvhvitt, relativt mykt, duktilt, veldig reaktivt metall med en tetthet på 7,873 g / cm³, som smelter ved 1535 ° C og koker ved 3070 ° C.

Det gjennomsnittlige jernatomet har omtrent 56 ganger massen av et hydrogenatom . Atomkjernen av jern isotopen 56 Fe har en av de største massedefekter og dermed en av de høyeste bindingsenergier pr nukleon av alle atomkjerner. Det er derfor det anses å være den siste fasen i produksjonen av energi ved kjernefusjon i stjernene . Imidlertid har den absolutt høyeste massedefekten 62 Ni , etterfulgt av 58 Fe, og bare på tredjeplass følger 56 Fe.

Ved romtemperatur er den allotrope modifiseringen av rent jern ferrit eller α-jern. Denne modifikasjonen krystalliserer seg i en kroppssentrert kubisk krystallstruktur ( wolframtype ) i romgruppen Im 3 m (romgruppe nr. 229) med gitterparameteren a = 286,6 pm og to formelenheter per celleenhet . Denne modifikasjonen er stabil under 910 ° C. Over denne temperaturen endres den til γ-modifikasjon eller austenitt . Denne har en ansiktssentrert kubisk struktur ( kobbertype ) med romgruppen  Fm 3 m (nr. 225) og gitterparameteren a = 364,7 pm. En tredje strukturendring finner sted ved 1390 ° C, over denne temperaturen opp til smeltepunktet ved 1535 ° C, og den kroppssentrerte kubiske δ-ferriten er stabil igjen. Faseoverganger skjer også ved høyt trykk : ved trykk på mer enn ca. 10 til 15 GPa og temperaturer på høyst noen hundre grader Celsius omdannes α-jern til ε-jern, hvis krystallgitter er en sekskantet tettpakning av kuler (HCP); Ved høyere temperaturer opp til smeltepunktet finner en tilsvarende omdannelse av γ-jern til ε-jern sted, og trykket i faseovergangen øker med temperaturen. I tillegg kan det være en annen faseovergang fra ε-jern til β-jern, som er rundt 50 GPa og mer enn 1500 K; imidlertid er eksistensen av denne β-fasen kontroversiell, og det har også vært forskjellige funn på dens krystallstruktur, inkludert: en ortorhombisk eller en dobbel hcp-struktur. Disse transformasjonene kalles også "polymorfisme av jern".Mal: romgruppe / 229Mal: romgruppe / 225

Mangelen på en β-fase i standardnomenklaturen til jernallotropene stammer fra det faktum at det tidligere ble antatt at endringen i magnetisme ved Curie-punktet ved 766 ° C fra ferro- til paramagnetisme er ledsaget av en strukturendring og dermed en ytterligere modifikasjon mellom 766 og 910 ° C eksisterer, som har blitt referert til som β-modifikasjon eller β-jern. Men etter mer presise målinger viste dette seg å være feil.

Løseligheten av karbon i α-jern er veldig lav og er maksimalt 0,018% ved 738 ° C, som det fremgår av jern-karbon-diagrammet . Mye mer karbon (opptil 2,1% ved 1153 ° C) kan oppløses i γ-jern. I smeltet jern er løseligheten av karbon ved 1153 ° C ca 4,3%, selv om dette øker med økende temperatur.

Smeltepunktet til jern er bare godt bestemt eksperimentelt for trykk på opptil ca. 50 GPa. Ved høyere trykk gir forskjellige eksperimentelle teknikker veldig forskjellige resultater. Ulike studier lokaliserer γ-ε trippelpunktet ved trykk som avviker med flere titalls gigapascal, og er 1000 K og mer fra hverandre ved smeltetemperaturene under høyt trykk. Generelt resulterer molekylære dynamiske modellberegninger og sjokkeksperimenter i høyere temperaturer og brattere smeltekurver enn statiske eksperimenter i diamantamboltceller.

Den spektrum av jern viser spektrallinjer i alle spektralområder. I astronomi, nærmere bestemt i røntgenastronomi, er de sterke utslippslinjene til nøytralt jern i røntgenområdet av stor interesse. Astronomer observerer dem i aktive galaktiske kjerner , røntgen binære stjerner , supernovaer og sorte hull .

Magnetiske egenskaper

Magnetiseringskurver av 9 ferromagnetiske materialer.
1. stålplate , den andre magnetiske stålplaten ,
den tredje støpte stål , 4. wolframstål ,
den femte magnetiske stål , 6. Støpejern , 7. nikkel , 8. Kobolt , 9. magnetitt

Som et overgangsmetall har jern et permanent magnetisk øyeblikk i hvert atom. Under Curie-punktet på 770 ° C endres α-jern fra paramagnetisk til ferromagnetisk : Spinnene til de to uparrede elektronene i hvert atom retter seg vanligvis mot spinnene til naboene, og skaper et samlet magnetfelt . Dette skjer fordi orbitalene til disse to elektronene (d z 2 og d x 2 - y 2 ) ikke peker mot nærliggende atomer i gitteret og er derfor ikke involvert i metallbindingen .

I fravær av en ekstern magnetfeltkilde vil atomene spontant splittes i magnetiske domener med en diameter på omtrent 10 mikrometer. Dette er krystallområder avgrenset av Bloch-vegger ( Weiss-distriktene ). På grunn av den tilfeldige orienteringen av disse magnetiske domenene, kan ingen øyeblikk føles eksternt. Dermed har et makroskopisk jernstykke et totalt magnetfelt nær null.

En annen mulighet er det anti-parallelle arrangementet av momentene i jernlegeringer under Néel temperatur T N ( antiferromagnetisme ). Her er øyeblikkene allerede kompensert på atomnivå. Mens det i para- og antiferromagnetisk tilstand ikke kan oppnås noen bemerkelsesverdig polarisering gjennom de vanlige eksterne magnetfeltene, kan dette i ferromagnetisk tilstand oppnås veldig enkelt ved å migrere Bloch-veggene og rotere polarisasjonsretningen til domenene.

Anvendelsen av et eksternt magnetfelt får domener magnetisert i samme generelle retning til å vokse på bekostning av nabodomener som vender i andre retninger, og derved øker det ytre feltet. Denne effekten brukes i elektriske apparater som må kanalisere magnetfelt, for eksempel B. elektriske transformatorer , magnetiske opptakshoder og elektriske motorer . Urenheter, gitterdefekter eller korn- og partikkelgrenser kan "fikse" domenene i de nye posisjonene, slik at effekten forblir selv etter at det ytre feltet er fjernet og jernobjektet blir dermed en permanent magnet .

Noen jernforbindelser, som ferritter og mineralet magnetitt , en krystallinsk form av oksid av blandet jern (II, III), viser en lignende oppførsel (selv om atommekanismen, ferrimagnetisme, er noe annerledes). Magnetittstykker med naturlig permanent magnetisering ( magnetiske jernstein ) var de første kompassene for navigering. Magnetittpartikler ble brukt mye i magnetiske opptaksmedier som kjerneminner , magnetbånd , disketter og disker til de ble erstattet av koboltbasert materiale .

Kjemiske egenskaper

Oksidasjonstilstander av jern
−2 [Fe (CO) 4 ] 2− , [Fe (CO) 2 (NO) 2 ]
−1 [Fe 2 (CO) 8 ] 2-
0 Fe (CO) 5 , Fe 2 (CO) 9 , Fe 3 (CO) 12
+1 [Fe (H 2 O) 5 NO] 2+
+2 FeCl 2 , FeSO 4 , FeO , Fe (OH) 2 , ferrocen
+3 FeCl 3 , Fe 2 O 3 , Fe (NO 3 ) 3 , FeO (OH)
+4 Li 2 FeO 3 , BaFeO 3
+5 FeO 4 3−
+6 K 2 FeO 4 , BaFeO 4

Jern er motstandsdyktig i tørr luft, i tørr klor så vel som i konsentrert svovelsyre , konsentrert salpetersyre og basiske midler (unntatt varm natriumhydroksidoppløsning ) med en pH-verdi større enn 9. Denne motstanden skyldes tilstedeværelsen av et sammenhengende beskyttende middel oksidhud. I ikke-oksiderende syrer som saltsyre og fortynnet svovelsyre eller salpetersyre, oppløses jern raskt med utvikling av hydrogen .

Det nedbrytes også av vann over 500 ° C og av varme alkalier i en reversibel reaksjon:

Konsentrert kaustisk brus angriper jern selv i fravær av luft, dette går i oppløsning med hydroksoferrat (II) dannelse. I fuktig luft og i vann som inneholder oksygen eller karbondioksid, blir jern lett oksidert for å danne jernoksidhydrat ( rusting ). Siden det resulterende oksydlaget er mykt og porøst, kan rustprosessen gå uhindret. Sjøvann som inneholder elektrolytter eller vann som inneholder SO 2, oppfører seg spesielt aggressivt i industriområder. Hvis jern varmes opp i tørr luft, dannes et tynt lag med jern (II, III) oksid (Fe 3 O 4 , hammerblåsing ) som er sterkt farget ( herding ). Veldig finfordelt, pyroforisk jern reagerer med oksygen fra luften ved romtemperatur under utseende av ild. Brenning av stålull reagerer kraftig i fuktig klorgass for å danne brunt jern (III) kloriddamp. Hvis en blanding av jern og svovelpulver (i vektforholdet 7: 4) varmes opp, dannes det hovedsakelig jern (II) sulfid . Jern danner også fosfider , silisider , sulfider eller karbider med andre ikke-metaller som fosfor , silisium , svovel og karbon ved forhøyede temperaturer .

Lukt av jern

Strukturformel av 1-okten-3-on

Rent jern er luktfritt. Den typiske lukten, klassifisert som metallisk, når du berører jernobjekter, er forårsaket av en kjemisk reaksjon av stoffer i svetten og fett av huden med de toverdige jernionene som dannes i prosessen.

En av de viktigste duftbærerne er 1-okten-3-en , som, selv når den er fortynnet, har en sopplignende metallisk lukt. Dette utgjør omtrent en tredjedel av lukten. Resten er andre aldehyder og ketoner. Det innledende stadiet av luktende stoffer er lipidperoksider. Disse oppstår når hudoljer oksideres av visse enzymer eller ikke-enzymatiske prosesser (f.eks. UV-komponenten i lys). Disse lipidperoksidene brytes deretter ned av de toverdige jernionene og danner duftene. De toverdige jernionene skyldes korrosjonen av jernet når det kommer i kontakt med håndsvette , som inneholder etsende organiske syrer og klorider.

Når blod gnides på huden, oppstår en lignende lukt, ettersom blod også inneholder jern (II) -ioner og disse danner luktende stoffer gjennom lignende reaksjoner.

Tungt rustne gjenstander (inkludert dannelse av jern (III) forbindelser) avgir ikke metallisk lukt når de berøres, slik hverdagens erfaring lærer. I samsvar med dette er observasjonen at nedbrytningen av lipidperoksider ikke katalyseres av jern (III) ioner.

Merking av farlige stoffer

sikkerhetsinstruksjoner
Etternavn

Jernpulver

GHS faremerking
02 - Meget / ekstremt brannfarlig

Merk følgende

H- og P-setninger H: 228-251
P: 210-260-370 + 378

Mens jern i massiv form ikke er et farlig stoff, kan jernpulver være brannfarlig og i finfordelt form til og med pyroforisk . Følgelig må slike pulver være forsynt med en ekstra faremerking.

Isotoper

Jern har 27 isotoper og to kjerneisomerer , hvorav fire er naturlig forekommende, stabile isotoper . De har de relative frekvensene: 54 Fe (5,8%), 56 Fe (91,7%), 57 Fe (2,2%) og 58 Fe (0,3%). Isotopen 60 Fe har en halveringstid på 2,62 millioner år, 55 Fe på 2,737 år og isotopen 59 Fe en på 44,495 dager. De resterende isotoper og de to kjerneisomerer har halveringstider mellom mindre enn 150 ns og 8,275 timer. Eksistensen av 60 Fe ved begynnelsen av dannelsen av planetsystemet ble bekreftet av beviset på en korrelasjon mellom overflodene av 60 Ni , forfallsproduktet på 60 Fe, og overflodene av stabile Fe-isotoper i noen faser av noen meteoritter (for eksempel i meteorittene Semarkona og Chervony Kut ). Det er mulig at energien som frigjøres under radioaktiv nedbrytning av 60 Fe, i tillegg til den atom forråtnelse energien av det radioaktive 26 Al , spilte en rolle i smelte og differensiering av asteroider umiddelbart etter at de er dannet omtrent 4,6 milliarder år siden. I dag har den opprinnelig nåværende 60 Fe forråtnet til 60 Ni. Fordelingen av nikkel- og jernisotoper i meteoritter gjør det mulig å måle overflod av isotoper og elementer under dannelsen av solsystemet og å identifisere forholdene som hersker før og under dannelsen av solsystemet.

Av de stabile isotopene av jern er det bare 57 Fe som har et annet kjernefysisk spinn enn null . Den er derfor egnet for Mössbauer-spektroskopi .

bruk

Iron Bridge , den eldste støpejernsbroen (1779/80)

I motsetning til karbonholdig jern, har kjemisk rent jern bare en underordnet teknisk betydning og brukes for eksempel som et materiale for blant annet katalysatorer . den Haber-Bosch-prosessen eller Fischer-Tropsch-syntese .

Det meste av jernet som produseres er hovedkomponenten i stål og støpejern . Med 95 vektprosent av metallene som brukes, er jern det mest brukte over hele verden. Årsaken til dette ligger i den brede tilgjengeligheten, noe som gjør det ganske billig, og i det faktum at stål oppnår utmerket styrke og seighet når det danner legeringer med andre metaller som krom, molybden og nikkel, noe som gjør det til en for mange områder av teknologi Lag grunnmateriale. Den brukes til produksjon av landkjøretøyer, skip og i hele byggesektoren ( armert betongkonstruksjon , stålkonstruksjon ). Andre bruksområder er emballasje ( bokser , containere, containere, bøtter, strimler), rørledninger, trykkbeholdere, gassflasker og fjærer . Ulike stål brukes industrielt; rundt 7500 varianter er standardisert i Tyskland.

Jern brukes som materiale i følgende former:

  • Råjern inneholder fire til fem prosent karbon og forskjellige proporsjoner svovel , fosfor og silisium . Det er et mellomprodukt i produksjonen av støpejern og stål.
  • Støpejern inneholder over 2,06% karbon og andre legeringselementer, som silisium og mangan , som forbedrer støpbarheten . Støpejern er veldig hardt og sprøtt. Det kan vanligvis ikke deformeres plastisk (smidd), men det kan helles veldig bra på grunn av dets relativt lave smeltepunkt og smelteens lave viskositet.
  • Stål inneholder maksimalt 2,06% karbon. I motsetning til støpejern er det tilgivelig . Legering og en passende kombinasjon av termisk behandling (se herding ) og plastdannelse ( kaldvalsing ) kan variere stålets mekaniske egenskaper innen vide grenser.

Jern (sammen med kobolt og nikkel ) er en av de tre ferromagnetiske metaller som, takket være egenskapene, blant annet tillater bruk i stor skala av elektromagnetisme. i generatorer , transformatorer , chokes , releer og elektriske motorer . Det blir rent eller bl. Legert med silisium, aluminium, kobolt eller nikkel (se Mu-Metal ) og fungerer som et mykt magnetisk kjernemateriale for styring av magnetfelt, for skjerming av magnetfelt eller for å øke induktansen. Den produseres i bulk og i form av metallplate og pulver ( pulverkjerner ).

Jernpulver brukes også i kjemi (for eksempel som en katalysator i ammoniakk-syntese ) og brukes i passende typer tape for magnetisk dataregistrering. Jerntråd ble brukt til å registrere data i trådtoneenheten og brukes blant annet. brukes til å produsere ståltau .

I medisin brukes jernholdige preparater som anti-anemika , kausalt i behandlingen av jernmangelanemi og i tillegg i behandlingen av anemi forårsaket av andre årsaker .

Biologisk betydning

En del av levende vesener

Jern er et viktig sporstoff for nesten alle levende ting, spesielt for bloddannelse hos dyr.

I planteorganismer påvirker det fotosyntese og dannelse av klorofyll og karbohydrater , siden jernholdige enzymer i planter er involvert i fotosyntese, klorofyll og karbohydratdannelse. I planter forekommer jern nesten utelukkende i form av frie uorganiske jernioner. Den nitrogenase (nitrogenfiksering) også inneholder jern (så vel som i elementet molybden ). Det er planter som gjør jernioner fra kalkholdige jordarter biotilgjengelige gjennom fytosideroforer (jernkompleksforbindelser) i kombinasjon med lokal frigjøring av hydrogenioner, der Fe 3+ reduseres til Fe 2+ og deretter komplekseres. I planter, som i leveren, er jern bundet til fytoferritiner. I planter er det helt nødvendig for klorofyllsyntese. Hvis jerninnholdet i planter faller under et kritisk minimum, blir de grønne delene av planten bleke og gule ( klorose ).

I fungi (såsom ferrikrom , en siderofor med vekst-fremmende egenskaper), bakterier (i Streptomyces er ferrioksamin B dannet) og havet ormer i dem (og i lingula den ikke-heme jern proteinet kommer Hemerythrin siden) trekk jernforbindelser spille en viktig rolle.

I kroppen til mennesker og dyr oksideres den som jern 2+ og jern 3+ . Som det sentrale atomet i kofaktoren hem b i hemoglobin , myoglobin og cytokromer , er det ansvarlig for oksygentransport og lagring samt elektronoverføring hos mange dyr og mennesker. I disse proteinene er den omgitt av en plan ring av porfyrin .

Jern er også en komponent i jern-svovelkomplekser (såkalte jern-svovelklynger ) i mange enzymer , for eksempel nitrogenaser , hydrogenaser eller kompleksene i luftveiskjeden . En tredje viktig klasse av jern enzymer kjent som er ikke-hemejern enzymer for å nevne, for eksempel metan monooksygenase , ribonukleotidreduktase og Hemerythrin . Disse proteinene utfører oppgaver i forskjellige organismer: oksygenaktivering, oksygentransport , redoksreaksjoner og hydrolyse . Trivalent jern er like viktig som det sentrale ionet i enzymet katalase , som bryter ned celletoksinet hydrogenperoksyd, som produseres under metabolismen, i peroksisomene i cellene.

Jernet lagres intracellulært i enzymet ferritin (20% jerninnhold) og dets nedbrytningsprodukt hemosiderin (37% jerninnhold). Jern transporteres gjennom transferrin .

Mennesker inneholder 2,5 til 4 g jern, hvorav 60% (2,0 til 2,5 g) finnes i hemoglobinet i erytrocyttene, ca. 1 g i leveren og benmargen (lagringsproteiner ferritin og hemosiderin), ca. 10% til 15 %% i myoglobin (ca. 400 mg jern), 250 mg i enzymsystemer 0,1 til 0,2% jern i transportproteiner (f.eks. svovel, jernproteiner, cytokromer) (cytokrom: 0,1% av totalt jern).

Ekstern elektrondonor og akseptor

Noen bakterier bruker Fe (III) som en elektronakseptor for luftveiskjeden. Du reduserer det til Fe (II), noe som betyr at jern mobiliseres, siden de fleste Fe (III) forbindelser er lite oppløselige i vann, men de fleste Fe (II) forbindelser er lett oppløselige i vann. Noen fototrofiske bakterier bruker Fe (II) som en elektrondonor for reduksjon av CO 2 .

Medisinsk betydning

Jernbehov og jernmangel

Jern i oksidasjonstilstanden Fe 2+ og Fe 3+ er viktig for alle organismer. Det daglige behovet er 1 mg for menn og 2 mg for kvinner. På grunn av den ineffektive absorpsjonen, må diettinntaket være rundt 5 til 9 mg for menn og 14 til 18 mg for kvinner. Jernmangel er mest sannsynlig hos gravide kvinner og idrettsutøvere. Et spedbarn kan absorbere ca. 50% av jernet fra morsmelk, og bare 20% fra kumelk.

Spesielt kvinner før overgangsalderen er ofte jernmangel , årsaken til dette er menstruasjon . Du bør forbruke omtrent 15 milligram jern per dag, mens det daglige behovet for en voksen mann er bare ca 10 milligram. I tillegg mister kvinner rundt 1000 milligram jern når de føder et barn. Ved å ta vitamin C samtidig øker absorpsjonshastigheten til jern betydelig. Jern er spesielt rik på svartpudding, lever, belgfrukter og fullkornsbrød, og bare litt i (muskel) kjøtt. Imidlertid hemmer inntak av melkeprodukter, kaffe eller svart te samtidig jernabsorpsjon.

Toksisitet og overbelastning av jern

Mennesker

Jern er et viktig sporstoff for mennesker, men kan også være skadelig hvis det overdoseres. Dette rammer spesielt personer som lider av hemokromatose , en regulatorisk lidelse av jernabsorpsjon i tarmen. I løpet av sykdommen akkumuleres jern i leveren , hvor det fører til siderose og ytterligere organskader.

Videre mistenkes jern for å være smittsomme sykdommer, f.eks. B. for å fremme tuberkulose , da patogener også trenger jern for å formere seg. Overforbruk av jern fører til økt følsomhet for smittsomme sykdommer (tuberkulose, salmonellose , AIDS , yersiniose ). I tillegg forårsaker noen nevrodegenerative sykdommer som Parkinsons eller Alzheimers sykdom jernavleiringer i visse områder av hjernen. Det er foreløpig uklart om dette er en årsak eller en konsekvens av sykdommen.

Derfor anbefales jerntilskudd, som andre kosttilskudd, bare hvis det er medisinsk diagnostisert jernmangel .

planter

Jern er også et viktig sporstoff i planteorganismer . Det påvirker fotosyntese så vel som dannelsen av klorofyll og karbohydrater. Imidlertid kan jernoverbelastning manifestere seg i form av jerntoksisitet . I jord er det til stede som Fe (OH) 3 ved normale pH-verdier . Hvis oksygeninnholdet i jorden er lavt, reduseres jern (III) til jern (II) gjennom reduksjon. Dette bringer jernet i en løselig form som er tilgjengelig for planter. Hvis denne tilgjengeligheten øker for mye under anaerobe forhold, for eksempel på grunn av jordkomprimering , kan skade på planter oppstå på grunn av jerntoksisitet, et fenomen som er spesielt kjent i risdyrkingsområder.

bevis

Det finnes en rekke påvisningsmetoder for jern. I tillegg til spektralanalysemetoder (jern gir et veldig rikt spektrum), er forskjellige kjemiske deteksjonsmetoder også kjent. I påvisningsreaksjonen for jernioner skilles det først mellom de to kationene Fe 2+ og Fe 3+ .

Påvisning av jern med tioglykolsyre

Fe 2+ og Fe 3+ ioner kan påvises med tioglykolsyre :

Tilstedeværelsen av Fe 2+ eller Fe 3+ ioner gir en intens rød farge.

Påvisning av jern med hexacyanoferrates

Jernsalter og påvisning av dem med blodsalt

Fe 2+ -ionene kan påvises med rødt brennevin av salt :

Fe 3+ ioner kan påvises med gult blodsyke :

Begge deteksjonsreaksjonene produserer dypblått Berlinblått , et viktig fargestoff. Det er ingen kompleks dannelsesreaksjon , bare en kationutveksling.

Begge pigmentene er stort sett identiske fordi det er en kjemisk likevekt mellom dem. Fe 3+ endres til Fe 2+ og omvendt:

Den spesielt intense blå fargen på komplekset er skapt av metall-til-metall- ladningsoverføringer mellom jernionene. Det er bemerkelsesverdig at dette kjente jerndeteksjonsreagenset i seg selv inneholder jern, som er kjemisk godt maskert av cyanidionene ( indre orbitalkompleks ) og dermed viser grensene for kjemisk analyse.

Påvisning av jern med tiocyanater

Jern (III) løsning og jern (III) tiocyanat

Alternativt kan jern (III) salter med tiocyanater (rhodanider) påvises. Disse reagerer med jern (III) ioner for å danne jern (III) tiocyanat:

Det dyprøde jern (III) tiocyanat (Fe (SCN) 3 ) dannes, som forblir i løsning. Imidlertid forstyrrer noen medfølgende faktorer denne påvisningen (f.eks. Co2 + , Mo3 + , Hg2 + , overskudd av mineralsyrer ), slik at det kan være nødvendig å utføre en kationeseparasjonsprosess .

lenker

I dets kjemiske forbindelser forekommer jern hovedsakelig med oksidasjonstilstandene +2 (f.eks. Jern (II) klorid ), +3 (f.eks. Jern (III) fluor ), og også +6 (f.eks. Bariumferrat (VI) ), men det er også forbindelser med oksidasjonstilstandene -2, -1 og 0 (f.eks. jernpentakarbonyl ) samt +1, +4 og +5. I ingen forbindelser vises jern i oksidasjonstilstanden som tilsvarer undergruppenummer VIII. Selv forbindelser med jern i +7 oksidasjonstilstand er ukjente.

Oksider

Jernoksidpigment

Jern danner toverdige og treverdige oksider med oksygen:

I tillegg er en annen jernoxyd, FeO 2 , er kjent.

Siden disse oksidene ikke danner et solid beskyttende lag, oksiderer en jernlegeme som er utsatt for atmosfæren fullstendig. Det porøse oksydlaget bremser oksidasjonsprosessen, men kan ikke forhindre det. Derfor er polering som dårlig beskyttelse mot korrosjon . Når jernlegemet før den endelige rustingen som samles opp og resirkuleringen mates, blir rustet jern og rustet stål i stålproduksjonen i elektrisk smelteovn en ønskelig og verdifull oksygenbærer. Dette oksygenet i skrapjern fungerer som et oksidasjonsmiddel under "stålkoking" for å oksidere uønskede kvalitetsreduserende urenheter (f.eks. Lette metaller ).

Jern (III) hydroksydoksyd (FeO (OH)) tilhører gruppen jernhydroksider eller jern (III) oksydhydrater, som er forskjellige i hydratiseringsgrad . Ved oppvarming forandres jern (III) oksydhydroksid til jern (III) oksid. Α-formen forekommer naturlig som nåljernmalm eller goetitt . Y-formen forekommer naturlig som rubinglimmer eller lepidokrocitt . I α-formen har den en ortorhombisk krystallstruktur , romgruppe Pbnm (romgruppe nr. 62, posisjon 3) .Mal: romgruppe / 62.3

Jernoksider og jernhydroksider brukes som tilsetningsstoffer i mat (E 172).

Salter

Jern danner toverdige og treverdige salter:

Vannfritt jern (III) klorid er et svart stoff med en litt skarp lukt av saltsyre . Som vannfri forbindelse er den ekstremt hygroskopisk, dvs. fjerner vann fra luften. Med økende vanninnhold avtar den hygroskopiske naturen og fargen skifter fra rødbrun til gulaktig. Jern (III) klorid har en trigonal krystallstruktur med romgruppen R 3 (romgruppe nr. 148) .Mal: romgruppe / 148

Alle jernsalter brukes blant annet som et flokkuleringsmiddel , og for å eliminere fosfat, inkludert pre-utfelling , samtidig utfelling , etterutfelling og flak filtrering og utfelling av sulfider , Faulgasentschwefelung og biogass avsvovling .

Andre jernforbindelser

Individuelle jernforbindelser:

litteratur

  • Wilhelm Baer: Jernet: dets historie, utvinning og prosessering. Håndbok for jernstøperier, maskinbyggere, håndverkere, produsenter og byggherrer . Leipzig 1862 (digitalisert)
  • Ludwig Beck : Jernens historie i et teknisk og kulturhistorisk forhold. Bind 1–5, Vieweg, Braunschweig 1884–1903.
  • Harry H. Binder: Leksikon av de kjemiske elementene - det periodiske systemet i fakta, tall og data. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3 .
  • Vagn Fabritius Buchwald : Jern og stål i eldgamle tider. Kong. Danske Videnskab. Selskab, København 2005, ISBN 87-7304-308-7 .
  • AF Holleman , E. Wiberg , N. Wiberg : Lærebok for uorganisk kjemi . 102. utgave. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1 , s. 1636–1666.
  • Otto Johannsen (på vegne av Association of German Ironworkers): Jernens historie. 3. Utgave. Verlag Stahleisen, Düsseldorf, 1953.
  • Otto Johannsen: Jernens historie. Düsseldorf 1925 (digitalisert versjon)
  • Hans Schoppa: Hva masovnsoperatøren trenger å vite om sitt arbeid . Verlag Stahleisen, Düsseldorf 1992, ISBN 3-514-00443-9 .
  • Association of German Ironworkers: Common representation of the ironworking industry. 17. utgave. Stahleisen, Düsseldorf 1970/71.

weblenker

Commons : Iron  album med bilder, videoer og lydfiler
Wiktionary: Eisen  - forklaringer på betydninger, ordets opprinnelse, synonymer, oversettelser
Wikiquote: Iron  Quotes
Wikibooks: Biochemistry and Pathobiochemistry: Iron  - Learning and Teaching Materials
Wikibooks: Uorganisk kjemi / Iron Internship  - Lærings- og undervisningsmateriell

Individuelle bevis

  1. a b c Harry H. Binder: Leksikon av de kjemiske elementene. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3 .
  2. Verdiene for eiendommene (info box) er hentet fra www.webelements.com (jern) , med mindre annet er angitt .
  3. CIAAW, Standard Atomic Weights Revised 2013 .
  4. a b c d e entry on iron in Kramida, A., Ralchenko, Yu., Reader, J. and NIST ASD Team (2019): NIST Atomic Spectra Database (ver. 5.7.1) . Red.: NIST , Gaithersburg, MD. doi : 10.18434 / T4W30F ( https://physics.nist.gov/asd ). Hentet 11. juni 2020.
  5. a b c d e entry on iron at WebElements, https://www.webelements.com , åpnet 11. juni 2020.
  6. a b K. Schubert: En modell for krystallstrukturene til de kjemiske elementene. I: Acta Crystallographica . 1974, B30, s. 193-204 ( doi: 10.1107 / S0567740874002469 ).
  7. a b Yiming Zhang, Julian RG Evans, Shoufeng Yang: Corrected Values ​​for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks. I: Journal of Chemical & Engineering Data . Volum 56, 2011, s. 328-337 ( doi: 10.1021 / je1011086 ).
  8. Ludwig Bergmann, Clemens Schaefer, Rainer Kassing: Textbook of Experimental Physics , Volum 6: Solid. 2. utgave, Walter de Gruyter, 2005, ISBN 3-11-017485-5 , s. 361.
  9. seilnacht.com
  10. ^ A b William M. Haynes: CRC Handbook of Chemistry and Physics . 92. utgave. Taylor & Francis, 2011, ISBN 978-1-4398-5511-9 ( hbcpnetbase.com ).
  11. ^ A b G. Rugel, T. Faestermann, K. Knie, G. Korschinek, M. Poutivtsev, D. Schumann, N. Kivel, I. Günther-Leopold, R. Weinreich, M. Wohlmuther: New Measurement of the 60 Fe Half-Life. I: Physical Review Letters . 103, 2009, s. 072502, doi: 10.1103 / PhysRevLett.103.072502 .
  12. a b c d Oppføring på jern, pulver i GESTIS stoffdatabase til IFA , åpnet 26. april 2017. (JavaScript kreves)
  13. Dette elementet i fast form er ikke klassifisert som et farlig stoff i henhold til GESTIS, avsnitt "Kjemiske egenskaper".
  14. a b c d e f g h i j k Florian Neukirchen: Fra steinalderen til de sjeldne jordene - En kort historie om metaller . Springer-Verlag, 2016, ISBN 978-3-662-49347-2 , s. 65 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  15. ^ Friedrich Kluge : Etymologisk ordbok for det tyske språket . 21. uendret utgave. Berlin et al. 1975, s. 160-161.
  16. Julius Pokorny : Opprinnelsen og etymologien til ordet jern. I: Journal for Comparative Linguistic Research . Volum 46, 1914, s. 128-150.
  17. Wolfgang Pfeifer : Etymological Dictionary of German. 212. utgave. 1993, s. ??.
  18. Claus Priesner, Karin Figala (red.): Alchemie. Leksikon for en hermetisk vitenskap . Beck, München 1998, ISBN 978-3-406-44106-6 , pp. 123 ( forhåndsvisning av sider i Google Book-søk).
  19. Otto Johannsen: Jernens historie. 3. Utgave. Verlag Stahleisen, Düsseldorf 1953, s. 6.
  20. a b Otto Johannsen: Jernens historie. 3. Utgave. Verlag Stahleisen, Düsseldorf, 1953, s. 38.
  21. Thilo Rehren, Tamas Belgya, Albert Jambon, György Káli, Zs Kasztovszky, Zoltan Kis, Imre Kovács, Boglarka Maroti, Marcos Martinon-Torres, Gianluca Miniaci, Vincent Pigott, Miljana Radivojević, Zszlósi-Losi, L. Rosta Nagy. 5000 år gamle egyptiske jernperler laget av hamret meteorittisk jern. I: Journal of Archaeological Science. Volum 40, 2013, s. 4785-4792. doi: 10.1016 / j.jas.2013.06.002 .
  22. a b Meteoritics & Planetary Science , Den meteorittiske opprinnelsen til Tutankhamuns jerndolkblad, 20. mai 2016.
  23. a b Otto Johannsen: Jernens historie. 3. Utgave. Verlag Stahleisen, Düsseldorf 1953, s. 40.
  24. Otto Johannsen: Jernens historie. 3. Utgave. Verlag Stahleisen, Düsseldorf, 1953, s.44.
  25. ^ A b Charles Burney: Historical Dictionary of the Hittites. Historiske ordbøker om gamle sivilisasjoner og historiske epoker. Scarecrow Press, 2004, ISBN 0-8108-6564-5 , s. 135-136.
  26. ^ Richard A. Gabriel: De store hærene i antikken . Greenwood Publishing Group, 2002, ISBN 0-275-97809-5 , s. 75.
  27. Wolfgang Helck : Jern. I: Wolfgang Helck, Eberhard Otto (Hrsg.): Lexikon der Ägyptologie. Volum 1, Harrassowitz, Wiesbaden 1975, kolonne 1209-1210.
  28. Howard Vyse: Operasjoner utført ved Pyramidene i Giza i 1837. Volum 1, Fraser, London 1840, s. 275-276.
  29. ^ Alfred Lucas, John R. Lucas: Ancient Egyptian Materials and Industries. 4. utgave. Arnold, London 1962, s. 237.
  30. ^ A b c Association of German Ironworkers: Common representation of the ironworking industry. 17. utgave. Stahleisen, Düsseldorf 1970/71, s.5.
  31. Otto Johannsen: Jernens historie. 3. Utgave. Verlag Stahleisen, Düsseldorf, 1953, s. 45.
  32. Mineralienatlas: Mineralienportrait / Eisen .
  33. ^ Sophus Müller: Jernalderen . Walter de Gruyter GmbH & Co KG, 2019, ISBN 978-3-11-144101-6 , s. 9 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  34. Legender: 2000 år med Varus Battle-historie - arkeologi - legender . Walter de Gruyter, 2012, ISBN 978-3-11-028251-1 , s. 154 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  35. Erik Myrstener, William Lidberg, Ulf Segerström, Harald Biester, David Damell, Richard Bindler: Var Moshyttan den tidligste jernovnen i Sverige? Sedimentet registreres som en arkeologisk verktøykasse. I: Journal of Archaeological Science: Reports. Volum 5, 2016, s. 35-44. doi: 10.1016 / j.jasrep.2015.10.040 .
  36. ^ Hans Berns, Werner Theisen: Jernmaterialer - stål og støpejern . Springer-Verlag, 2008, ISBN 978-3-540-79957-3 , pp. 396 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  37. Klaus Urban: Materialvitenskap og materialteknologi En tur på barberbladet . Springer-Verlag, 2015, ISBN 978-3-662-46237-9 , pp. 28 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  38. ^ Bernhard Neumann: Metallene . Рипол Классик, 1904, ISBN 978-5-87731-632-4 , s. 8 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  39. ^ David Stronach: Metal Objects from the 1957 Excavations at Nimrud. I: Irak. Volum 20, 1958, s. 169-181, doi: 10.2307 / 4199639 .
  40. ^ Richard Kieffer, Werner Hotop: Sintereisen og Sinterstahl . Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-7091-3951-6 , pp. 4 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  41. Otto Johannsen: Jernens historie. 3. Utgave. Verlag Stahleisen, Düsseldorf, 1953, s. 9-11.
  42. ^ Katharina Lodders: Solsystemets overflod av elementene. I: Prinsipper og perspektiver i kosmokjemi. 2010, s. 379-417. Kryssref. Internett.
  43. Mathias Scholz: Stjernens fysikk, utvikling og egenskaper . Springer-Verlag, 2018, ISBN 978-3-662-57801-8 , pp. 500 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book Search).
  44. ^ Claude Allègre, Gérard Manhès, Éric Lewin: Kjemisk sammensetning av jorden og flyktighetskontrollen på planetarisk genetikk. I: Earth and Planetary Science Letters . Volum 185, 2001, s. 49-69; doi: 10.1016 / S0012-821X (00) 00359-9 .
  45. David R. Lide (red.): CRC Handbook of Chemistry and Physics . 85. utgave. CRC Press, Boca Raton, Florida, 2005. Seksjon 14, Geofysikk, astronomi og akustikk; Overflod av elementer i jordskorpen og i havet.
  46. ^ John Grotzinger, Thomas Jordan: Press / Siever General Geology . Springer-Verlag, 2016, ISBN 978-3-662-48342-8 , pp. 11 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book Search).
  47. Werner Gocht: Håndbok for metallmarkedene malmforekomster, utvinning av metall, bruk av metall, priser, handelsregler . Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-642-86964-8 , pp. 31 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  48. ^ Slobodan Jankovic: Økonomisk geologi av malm . Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-7091-5100-6 , pp. 96 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  49. ^ Gregor Markl: Mineralogi og mineraler - Petrologi - geokjemi . Springer-Verlag, 2014, ISBN 978-3-662-44628-7 ( begrenset forhåndsvisning i Google- boksøk ).
  50. Walter Kölle: Vannanalyser - korrekt vurderte grunnleggende, parametere, vanntyper, ingredienser, grenseverdier i henhold til drikkevannsforordningen og EUs drikkevannsdirektiv . John Wiley & Sons, 2012, ISBN 3-527-65984-6 , pp. 84 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  51. Xic Lexicon of Geosciences: Banded Iron Formation , åpnet 5. oktober 2019.
  52. a b c Martin Bertau, Armin Müller, Peter Fröhlich, Michael Katzberg: Industrial Inorganic Chemistry . John Wiley & Sons, 2013, ISBN 978-3-527-33019-5 , pp. 696, 252 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  53. Ellen Morris Bishop, John Eliot Allen: Vandring i Oregon's geologi . Fjellklatrere, 1996, s. 200 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book Search).
  54. ^ Walter Hähnel, Werner Buggisch, Christian Buggisch: Mineraler og bergarter . TESSLOFF Verlag, 1994, ISBN 978-3-7886-2850-5 , pp. 35 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  55. ^ FJ Berry: Kjemisk binding og spektroskopi i mineralkjemi . Springer Science & Business Media, 2012, ISBN 978-94-009-4838-9 , pp. 92 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  56. Martin Okrusch, Siegfried Matthes: Mineralogie En innføring i spesiell mineralogi, petrologi og innskudd vitenskap . Springer-Verlag, 2010, ISBN 978-3-540-78201-8 , pp. 70 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  57. Rudolf Winderlich: Lærebok for kjemi for høyere utdanningsinstitusjoner Standardutgave for lavere og øvre trinn . Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-663-04370-6 , pp. 75 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  58. Geologi for investorer: Jerninnskudd - BIF-formasjoner (BIF) | Geology for Investors , åpnet 7. oktober 2019.
  59. Mineralogihåndbok - jern (engelsk, 57 kB; PDF).
  60. IMA / CNMNC Liste over mineralnavn - jern (engelsk, PDF 1,8 MB, s. 137).
  61. Mindat - Lokaliteter for jern .
  62. Martin Okrusch, Siegfried Matthes: Mineralogie: En innføring i spesiell mineralogi, petrologi og innskudd vitenskap . 7. utgave. Springer Verlag, Berlin / Heidelberg / New York 2005, ISBN 3-540-23812-3 , pp. 22 .
  63. ^ William Jervis Jones: Historisk leksikon av tyske fargebetegnelser . teip 1 . Akademie Verlag, Berlin 2013, ISBN 978-3-05-005953-2 , pp. 835 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  64. Stefan Weiß: Den store Lapis mineralkatalogen . 5. utgave. Christian Weise Verlag, München 2008, ISBN 978-3-921656-17-4 .
  65. ^ Mineralatlas: Josephinite .
  66. Webmineral - Mineralarter sortert etter elementet Fe (jern) .
  67. a b c d e f g h i j W. Ternes: Biokjemi av elementene: Uorganisk kjemi av biologiske prosesser . Springer-Verlag, 2012, ISBN 978-3-8274-3020-5 , pp. 108,127 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book Search).
  68. Statistikk og informasjon om jern og stål: Statistikk og informasjon om jern og stål 2019 , åpnet 8. oktober 2019.
  69. Iron Ore Statistics and Information: Iron Ore Statistics and Information 2019 , åpnet 8. oktober 2019.
  70. United States Geological Survey: World Production (PDF; 298 kB).
  71. World Steel in Figures 2020. (PDF) (Ikke lenger tilgjengelig online.) World Steel Association , arkivert fra originalen 3. juli 2020 ; åpnet 3. juli 2020 .
  72. Ste Worldsteel: FAKTABLAD - Stål og råvarer 2019 , åpnet 9. oktober 2019.
  73. Luossavaara-Kiirunavaara AB: Gruvedrift , åpnet 9. oktober 2019.
  74. Günther Schwemmer: Historien om jernproduksjon i sentrale Øvre Pfalzen i det 19. og 20. århundre . diplom.de, 2001, ISBN 978-3-8324-4262-0 , s. 129 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  75. Fischer World Almanac 2001 . Fischer Taschenbuch Verlag, 2000, ISBN 978-3-596-72001-9 , pp. 1157 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  76. a b c Heinz M. Hiersig : VDI-Lexikon Maschinenbau . Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-642-57850-2 , pp. 520 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book Search).
  77. a b H. Berns, L. Scheer: Hva er stål - en stålkunde for alle . Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-642-61846-8 , pp. 100 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  78. a b Wolfgang Bleck, Elvira Moeller: Manuell stålvalg, bearbeiding, applikasjon . Carl Hanser Verlag GmbH Co KG, 2017, ISBN 978-3-446-44962-6 , pp. 78 386 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book Search).
  79. a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v A. F. Holleman , E. Wiberg , N. Wiberg : Textbook of Inorganic Chemistry . 102. utgave. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1 , s. 1637-1642.
  80. Heinz Brauer: Håndbok for miljøvern og miljøvernsteknologi Volum 2: Produksjon og produktintegrert miljøvern . Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-642-60943-5 , s. 340 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  81. M. Shamsuddin: Fysisk kjemi av metallurgiske prosesser . John Wiley & Sons, 2016, ISBN 978-1-119-07833-3 , pp. 237 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  82. Ludwig von Bogdandy, H.-J. Engell: Reduksjon av jernmalm. Vitenskapelige prinsipper og teknisk implementering . Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-642-92935-9 , pp. 33 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  83. EU-gjenvinning: stålbiprodukter: slagg, støv og slam med høyt resirkuleringspotensial - EU-gjenvinning , tilgjengelig 10. desember 2020.
  84. ^ Otto Henning: Baustoffchemie En introduksjon for sivilingeniører og arkitekter . Beuth Verlag, 2013, ISBN 978-3-410-22481-5 , pp. 53 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  85. ^ Simone Franke: Giesserei-Lexikon 2019 . Schiele & Schoen, 2019, ISBN 978-3-7949-0916-2 , pp. 181 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  86. Jürgen Ruge: Materialteknologi for studenter innen maskinteknikk og prosessteknikk fra 1. semester . Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-322-84025-7 , pp. 75 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  87. ^ Biddle Verne, Gregory Parker: Kjemi, presisjon og design . En Beka-bok.
  88. Association of German Eisenhüttenleute: Gemeinfassliche representation of ironmongery. 17. utgave. Stahleisen, Düsseldorf 1970/71, s. 103-118.
  89. Martin Bertau, Armin Müller, Peter Fröhlich, Michael Katzberg, Karl Heinz Büchel, Hans-Heinrich Moretto, Dietmar Werner: Industrial Inorganic Chemistry . John Wiley & Sons, 2013, ISBN 978-3-527-64958-7 , pp. 252 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  90. MP Fewell: Atomnuklidet med den høyeste gjennomsnittlige bindingsenergien . I: American Journal of Physics . teip 63 , nr. 7 , 1995, s. 653-658 , doi : 10.1119 / 1.17828 (engelsk).
  91. G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot, AH Wapstra: Den NUBASE evaluering av nukleære og fallegenskaper. I: Kjernefysikk. Volum A 729, 2003, s. 3-128. doi: 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.001 . ( PDF ; 1,0 MB).
  92. ^ François Cardarelli: Materials Handbook A Concise Desktop Reference . Springer Science & Business Media, 2008, ISBN 978-1-84628-669-8 , pp. 65 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  93. Reinhard Boehler: Høytrykkseksperimenter og fasediagrammet for nedre kappe og kjernematerialer . I: Anmeldelser av geofysikk . teip 38 . American Geophysical Union, 2000, s. 221-245 , doi : 10.1029 / 1998RG000053 .
  94. ^ Reinhard Boehler, M. Ross: Mineral Physics . Red.: Elsevier (=  avhandling om geofysikk . Bind 2 ). 2007, Egenskaper for bergarter og mineraler - høytrykkssmelting, s. 527-541 .
  95. Den kjemiske sammensetning uutviklet stjerner av spektraltyper A og F . S. 32, 55 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  96. Lexicon of Astronomy: Iron Line - Lexicon of Astronomy , åpnet 11. februar 2018.
  97. ^ Charles Steinmetz: Teori og beregning av elektriske kretser . Redaktør: McGraw-Hill. 1917, fig. 42 .
  98. ^ A b c Hans Berns, Werner Theisen: Eisenwerkstoffe Stahl und Gusseisen . Springer-Verlag, 2012, ISBN 978-3-642-31923-5 , pp. 118 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  99. a b B. D. Cullity, CD Graham: Introduction to Magnetic Materials, 2nd . Wiley - IEEE, New York 2008, ISBN 0-471-47741-9 , pp. 116 ( google.com ).
  100. Greenwood og Earnshaw, s. 1075-1079.
  101. BL Bramfitt, Arlan O. Benscoter: Metallografveiledning: praksis og prosedyrer for jern og stål . ASM International, 2002, ISBN 978-0-87170-748-2 , Iron Carbon Phase Diagram, s. 24–28 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  102. a b Wissenschaft-Online-Lexika: Entry on iron in the Lexikon der Chemie , åpnet 14. november 2019.
  103. a b c Innføring på jern. I: Römpp Online . Georg Thieme Verlag, åpnet 26. mai 2014.
  104. D. Glindemann, A. Dietrich, H.-J. Staerk, P. Kuschk: De to luktene av jern når de berøres og når de utsettes for syrer - (hud) karbonylforbindelser og organofosfiner . I: Angewandte Chemie . Bind 118, nr. 42, 2006, s. 7163-7166 ( doi: 10.1002 / anie.200602100 ).
  105. a b c d Wolfgang Mücke, Christa Lemmen: Duft og lukt, effekter og helsemessig betydning av luktende stoffer . ecomed-Storck GmbH, 2010, ISBN 978-3-609-16436-6 , s. 76 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  106. G. Audi, FG Kondev, Meng Wang, WJ Huang, S. Naimi: Den NUBASE2016 evaluering av kjernefysiske egenskaper. I: Chinese Physics C. 41, 2017, S. 030001, doi: 10.1088 / 1674-1137 / 41/3/030001 (fulltekst)
  107. ^ Anna Schuh-Renner, Adam Fritsch, M. Heim, A. Shore, M. Thoennessen: Discovery of the Iron Isotopes. I: Atomic Data and Nuclear Data Tables. Volum 96, 2010, s. 817-823. doi: 10.1016 / j.adt.2010.06.003 .
  108. ^ Alan P. Dickin: Radiogen isotopgeologi . Cambridge University Press, 2018, ISBN 978-1-107-09944-9 , pp. 422 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  109. ^ Heinrich D. Holland, Karl K. Turekian: Radioaktiv geokronometri Et derivat av avhandlingen om geokjemi . Academic Press, 2010, ISBN 978-0-08-096708-0 , pp. 50 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  110. Harry Y. McSween, Jr, Gary R. Huss: Kosmokjemi . Cambridge University Press, 2010, ISBN 1-139-48946-1 , pp. 290 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  111. Gero Vogl: Vandre uten mål Fra atomdiffusjon til spredning av levende vesener og ideer . Springer-Verlag, 2007, ISBN 978-3-540-71064-6 , pp. 86 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  112. ^ Karl H. Koch: Industriell prosessanalyse . Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-662-01083-9 , pp. 102 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  113. Erwin Riedel, Hans-Jürgen Meyer: Generell og uorganisk kjemi . Walter de Gruyter, 2013, ISBN 978-3-11-027013-6 , s. 341 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  114. Stephan Hasse: Struktur av legeringer av støpejern . Fachverlag Schiele & Schoen, 2007, s. 55 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  115. a b Hermann Sicius: jerngruppe: Elementer i den åttende undergruppen En reise gjennom det periodiske systemet . Springer-Verlag, 2016, ISBN 978-3-658-15561-2 , s. 20.22 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book Search).
  116. Erhard Hornbogen, Hans Warlimont: Metallkunde, struktur og egenskaper til metaller og legeringer . Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-662-08697-1 , s. 292 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  117. Franz Zach: Power Electronics A Handbook Volume 1 / . Springer-Verlag, 2015, ISBN 978-3-658-04899-0 , pp. 1828 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  118. ^ Karl A. Hofmann: Uorganisk kjemi . Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-663-14240-9 , pp. 667 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  119. Aaron Foisi Nmungwun: Video Recording Technology dens innvirkning på Media og Home Entertainment . Routledge, 2012, ISBN 978-0-8058-0360-0 , pp. 38 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  120. Rich Ulrich Schwabe, Dieter Paffrath: Drug Ordinance Report 2016 . Springer-Verlag, 2016, ISBN 978-3-662-50351-5 , s. 265 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book Search).
  121. Helmut Plattner, Joachim Hentschel: Cellbiologi . Georg Thieme Verlag, 2006, ISBN 978-3-13-106513-1 , s. 277 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  122. Innføring på ferritin. I: Römpp Online . Georg Thieme Verlag, åpnet 26. mai 2014.
  123. F. Widdel, S. Schnell, S. Heising, A. Ehrenreich, B. Assmus, B. Schink: toverdig jern oksidasjon av anoxygenic fototrofe bakterier. I: Natur . Bind 362, 1993, s. 834-836; Abstrakt .
  124. Eberhard J. Wormer : Jern. Livselementet. Kopp, Rottenburg 2016.
  125. Y. Kohgo, K. Ikuta, T. Ohtake, Y. Torimoto, J. Kato: Kroppens jernmetabolisme og patofysiologi av jernoverbelastning. I: International Journal of Hematology . Volum 88, nummer 1, juli 2008, s. 7-15, doi: 10.1007 / s12185-008-0120-5 . PMID 18594779 . PMC 2516548 (fri fulltekst).
  126. Auer M. Auerbach, H. Ballard: Klinisk bruk av intravenøst ​​jern: administrering, effekt og sikkerhet. I: Hematology / the Education Program of the American Society of Hematology. American Society of Hematology. Utdanningsprogram. 2010, s. 338–347, doi: 10.1182 / asheducation-2010.1.338 . PMID 21239816 .
  127. JM McDermid, B. Lönnerdal: Jern. I: Fremskritt innen ernæring (Bethesda, Md.). Volum 3, nummer 4, juli 2012, s. 532-533, doi: 10.3945 / an.112.002261 . PMID 22797989 . PMC 3649722 (gratis fulltekst).
  128. UE Schaible, SH Kaufmann: Jern- og mikrobiell infeksjon . I: Nat. Pastor Microbiol. teip 2 , nei 12. desember 2004, s. 946-953 , doi : 10.1038 / nrmicro1046 , PMID 15550940 .
  129. Medisin - Kommunikasjon: DEGUM: Gjenkjenne Parkinsons sykdom før den bryter ut. Working Group of Scientific Medical Societies, pressemelding fra 6. juli 2006 på Informationsdienst Wissenschaft (idw-online.de), åpnet 20. desember 2014.
  130. ^ Günter Fellenberg: Kjemi av miljøforurensning. 3. Utgave. Verlag BG Teubner, Stuttgart 1997, ISBN 3-519-23510-2 , s. 158.
  131. Barbara Grüttner, Wilhelm Fresenius, H. Hahn, Gerhart Jander: Element av den åttende undergruppen jern · kobolt · nikkel . Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-662-36753-7 , s. 128 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  132. ^ AF Holleman , E. Wiberg , N. Wiberg : Lærebok for uorganisk kjemi . 102. utgave. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1 , s. 1650.
  133. H Gerhart Jander, Ewald Blasius: Lærebok for analytisk og preparativ uorganisk kjemi. 12. utgave. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1983, ISBN 3-7776-0379-1 , s. 221.
  134. Ehlers: Analytics I. 8. utgave.
  135. Schw E. Schweda: Jander / Blasius: Uorganisk kjemi I - Innledning og kvalitativ analyse. 17. utgave. Hirzel, Stuttgart 2012, ISBN 978-3-7776-2134-0 , s. 337.
  136. Detlef Schroeder, Andreas Fiedler og andre: Generering og karakterisering av anioniske, nøytrale og kationiske jern-dioksygenaddukter [FeO2] i gassfasen. I: Uorganisk kjemi. Volum 33, 1994, s. 5094, doi: 10.1021 / ic00100a039 .
  137. ^ Kjemi for ingeniører. Pearson Germany, 2008, ISBN 978-3-8273-7267-3 , s. 256 ( begrenset forhåndsvisning i Google-boksøk).
  138. Bra Georg Brauer (red.) Og andre: Håndbok for preparativ uorganisk kjemi. 3., reviderte utgave. Volum III, Ferdinand Enke, Stuttgart 1981, ISBN 3-432-87823-0 , s. 1648.
  139. Patentspesifikasjon: Fremgangsmåte for produksjon av en vandig jern (III) sulfatoppløsning og dens bruk som vannbehandlingsreagens
  140. Preussen blå , Colourlex.