Mitä rauta on, mistä se tulee ja miten sitä louhitaan? Tällä hyödyllisellä metallilla on monia sovelluksia. Alkuaineella on tärkeä rooli maailman teollisuudessa, ja raudan kierto luonnossa on tärkeä planeetan elämässä.
Mitä on rauta?
Rauta on metallielementti, joka on erittäin kemiallisesti reaktiivinen, varsinkin kun se on vuorovaikutuksessa hapen kanssa. Se on yksi yleisimmistä alkuaineista maan päällä ja avaruudessa. Rautaatomien ytimissä on 26 protonia. Kemiallinen symboli - Fe (ferum) tulee sen latinalaisesta nimestä ferum. Puhtaassa muodossaan se on pehmeä ja hauras metalli, jota epäpuhtaudet vahvistavat. Hiilen kanssa yhdistettynä tuotetaan terästä, joka käyttää yli 98 % nykyään louhittavasta rautamalmista.
Kaikki maailmankaikkeuden rautaatomit muodostuivat tähtien ytimiin fuusion viimeisissä vaiheissa ja päästettiin sitten avaruuteen tähtien räjähdyksissä. Se on neljänneksi suurinalkuaine maankuoressa piin, hapen ja alumiinin jälkeen. Mikä on rauta? Se on yleisin elementti, joka muodostaa planeettamme, vaikka suurin osa sen massasta sijaitsee paljon pinnan alapuolella - Maan ytimessä. Sitä esiintyy lähes kaikissa maankuoren ja vaipan kivissä satojen erilaisten mineraalien kemiallisena ainesosana.
Rautamalmi
Tämä metalli on harvinainen puhtaassa muodossaan. Jotkut meteoriitit sisältävät alkuainerautaa. Tämä alkuaine reagoi kemiallisesti hapen ja veden kanssa tuottaen rautaa sisältäviä mineraaleja. Kiveä, joka sisältää tarpeeksi tätä metallia louhittavaksi taloudellisiin tarkoituksiin, kutsutaan rautamalmiksi. Sen yleisimmät mineraalit ovat:
- rautaoksidi (kaava Fe2O3), joka muodostuu hapen vaikutuksesta;
- hydratoitu rautaoksidi, joka muodostuu reaktiossa vedessä.
Tärkeimmät rautamalmit ovat rautaoksidimineraalit, joita kutsutaan hematiittiksi ja magnetiitiksi. Korkea Fe-pitoisuus tekee niistä suosituimpia alalla. Rautaa louhitaan suurimmilta malmiesiintymiltä. Useimmiten nämä ovat muodostumia, jotka ovat muinaisia sedimenttikiviä. Ne sisältävät kerroksia rautaoksidimineraaleja (kaava Fe2O3) jopa usean senttimetrin paksuisia.
Mistä löydän rautaa?
Huonelämpötilassa se onkiinteä. Se on kiiltävä harmaa metalli, joka ruostuu ajan myötä joutuessaan alttiiksi kostealle ilmalle. Se yhdistyy monien muiden metallien kanssa muodostaen seoksia. Raudan valikoima on melko laaja. Kun se yhdistyy hiilen kanssa, siitä tulee terästä. Sitä voidaan myös yhdistää muihin metalleihin, kuten nikkeliin, kromiin ja volframiin. Nämä seokset ovat erittäin vahvoja ja niitä voidaan käyttää siltojen ja rakennusten valmistukseen.
Rauta on hyvin ikivanha alkuaine, jota on käytetty maapallolla pitkään. Sen esineitä löydettiin muinaisesta Egyptistä. Hänen mukaansa nimettiin jopa kokonainen ajanjakso (1200-500 eKr.) - rautakausi, jolloin sitä käytettiin työkalujen ja aseiden valmistukseen. Löytääksesi tämän hyödyllisen metallin, sinun on etsittävä sitä syvältä maan alta. Sitä löytyy sekä maankuoresta että maan ytimestä. Maapallolla on enemmän rautaa kuin mitään muuta metallia. Tämä alkuaine löytyy myös muilta planeetoilta, mukaan lukien Jupiterin ja Saturnuksen ytimestä sekä Marsin punaisesta pölyisestä pinnasta (siksi sitä kutsuttiin Punaiseksi planeettaksi).
Maanpäällinen rautakierto luonnossa
Rauta (Fe) seuraa geokemiallista kiertokulkua, kuten monet muut ravinteet. Se vapautuu yleensä maaperään tai v altamereen kivien sään tai tulivuorenpurkausten kautta. Maan ekosysteemissä kasvit imevät ensin rautaa juuriensa kautta maaperästä. Se on erittäin tärkeä ravintoaine, joka liikkuu elävien organismien ja geosfäärin välillä.
Rautaon tärkeä rajoittava ravinne kasveille, jotka käyttävät sitä klorofyllin tuottamiseen. Fotosynteesi riippuu tämän metallin riittävästä saannista. Kasvit imevät sen maaperästä juuriin. Eläimet kuluttavat kasvia ja käyttävät sitä hemoglobiinin tuottamiseen. Kun ne kuolevat, ne hajoavat ja bakteerit palauttavat metallin maaperään.
Rautameren kierto
Raudan kiertokulku luonnossa on hyvin samanlainen kuin maan kiertokulku. Tämä prosessi johtuu tiettyjen mikro-organismien elintärkeästä aktiivisuudesta, jotka hapettavat metallin hydroksidiksi ja saavat hiiltä hiilidioksidista. Joessa, meressä tai missä tahansa muussa vesistössä olevat rautabakteerit ottavat energiaa elinkaarensa ajaksi ja asettuvat sen päätyttyä maaperään suomalmin muodossa.
Raudan rooli v altamerten ekosysteemeissä on myös merkittävä. Päätuottajat, jotka imevät tätä metallia, ovat yleensä kasviplanktoni tai sinilevät. Kuluttajat imevät sitten rautaa syödessään näitä bakteereja. Raudan kierto luonnossa on erittäin monimutkainen prosessi. Se riippuu monista samanaikaisista tekijöistä: kemiallisista reaktioista, elinympäristötyypeistä ja mikrobiryhmistä. Kaikki tämä yhdistää sen muihin yhtä tärkeisiin Maan biogeokemiallisiin kiertokulkuihin.
Yleiset ominaisuudet
Rauta erilaisten yhdistettyjen malmien muodossa on yksi yleisimmistä alkuaineista, joka muodostaa noin 5 % maankuoresta. Tärkeimmät rautaa sisältävät mineraalit ovatoksidit ja sulfidit (hematiitti, magnetiitti, götiitti, pyriitti, markasiitti). Tätä metallia on myös meteoriiteissa, muilla planeetoilla ja auringossa. Rautaa löytyy sekä merestä että makeasta vedestä.
Mielenkiintoisia faktoja
Tässä on mielenkiintoisia faktoja tästä näennäisesti yksinkertaisesta kemiallisesta alkuaineesta:
- Rauta on välttämätön kasvien ravinnon rakennusaine ja auttaa kuljettamaan happea veressä, mikä tukee elämää maapallolla.
- Se on hauras kiinteä aine, joka on luokiteltu metalliksi ryhmään 8 alkuaineiden jaksollisessa taulukossa. Puhtaassa muodossaan se syöpyy nopeasti altistuessaan kostealle ilmalle ja korkeille lämpötiloille.
- Se on painon mukaan neljänneksi runsain alkuaine maankuoressa, ja suurimman osan maapallon ytimestä uskotaan olevan rautaa.
- Suurin osa siitä käytetään teräksen valmistukseen, raudan ja hiilen seos, jota puolestaan käytetään valmistuksessa ja rakentamisessa, kuten teräsbetonissa.
- Rostumaton teräs, joka sisältää vähintään 10,5 % kromia, kestää erittäin hyvin korroosiota. Sitä käytetään keittiön ruokailuvälineissä ja ruokailuvälineissä, kuten ruostumattomasta teräksestä valmistetuissa kattiloissa.
- Muiden elementtien lisääminen voi tarjota teräkselle uusia hyödyllisiä ominaisuuksia. Esimerkiksi nikkeli lisää seoksen kestävyyttä ja tekee siitä kestävämmän lämpöä ja happoja.
Lyhyt tiedot elementistä Fe
- Numeroprotonit ytimessä: 26.
- Atominen symboli: Fe.
- Atomin keskimääräinen massa: 55,845 g/mol.
- Tiheys: 7,874 grammaa kuutiosenttimetriä kohden.
- Vaihe huoneenlämmössä: kiinteä.
- Sulamispiste: 1538 0C.
- Keehumispiste: 2861 0C.
- Isotooppien lukumäärä: 33.
- Vakaat isotoopit: 4.
Pääsovellukset
Rautaa käytetään monilla aloilla, kuten elektroniikassa, valmistuksessa, autoteollisuudessa ja rakentamisessa. Seuraavat ovat raudan käyttökohteita:
- Rautametallien, metalliseosten ja teräksen pääainesosana.
- Seos, jossa käytetään hiiltä, nikkeliä, kromia ja monia muita alkuaineita raudan tai teräksen valmistukseen.
- Magneteissa.
- Valmiissa metallituotteissa.
- Teollisuuden laitteissa.
- Kuljetusvälineissä.
- Työkaluissa.
- Leluissa ja urheiluvälineissä.
Rauta muodostaa 5 % maankuoresta ja on yksi yleisimmistä ja käytetyimmistä metalleista. Tätä alkuainetta löytyy myös lihasta, perunoista ja vihanneksista, ja se on välttämätön eläimille ja ihmisille. Se on olennainen osa hemoglobiinia. Metalli on ulkonäöltään harmahtava ja erittäin sitkeä ja muokattava. Se liukenee helposti laimeisiin happoihin ja on reaktiivinen. Tärkeimmät raudankaivosalueet ovat Kiina, Australia, Brasilia, Venäjä ja Ukraina.
