Obrázek 1. Železo s atomovým číslem 26 a atomovou hmotností 55,845.

Železo (Fe) je 26. prvek v periodické tabulce prvků a lidé ho používají již více než 5000 let. Je to jeden z nejrozšířenějších kovů na Zemi, tvoří 5,6 % zemské kůry a téměř celé zemské jádro.

Mezi užitečné vlastnosti železa patří:

Železo hrálo v historii lidstva klíčovou roli, protože ti, kteří s ním dokázali manipulovat při výrobě zbraní, nástrojů a dalších materiálů, získali ekonomickou a politickou moc. V moderní společnosti je železo nejdůležitějším ze všech kovů, protože se z něj vyrábějí různé druhy oceli, které se používají v nejrůznějších aplikacích. Z oceli se vyrábějí kancelářské sponky, mrakodrapy a vše mezi tím.

Železo je také důležitým prvkem v životě rostlin a živočichů. U rostlin se podílí na tvorbě chlorofylu a u člověka hraje klíčovou roli v cévním systému.

Energetické využití železa ve společnosti

Obrázek 2. Rebar, zkratka pro „výztužnou tyč“, se vyrábí ze železa (nikoli z čistého železa, ale z jeho slitiny, oceli), používá se k vyztužování betonu.

Železo tvoří 95 % veškeré celosvětově vyrobené tonáže kovů, přičemž se ročně vyrobí více než 500 milionů tun nového železa a 300 milionů tun recyklovaného železa. Tato produkce železa je možná díky obrovským zásobám železa na Zemi, které přesahují 100 miliard tun. Většina těžby probíhá v Číně, Brazílii, Austrálii, Rusku a na Ukrajině.

Přibližně 18 % světové průmyslové spotřeby energie připadá na těžbu, zpracování a výrobu výrobků ze železa a oceli. Z hlediska skutečné energie se spotřebuje asi 19 ze 106 exajoulů (1019 joulů), které se do průmyslového odvětví ročně vloží.

Železo má ztělesněnou energii 20-25 megajoulů na kilogram (MJ/kg), což je energie potřebná k jeho těžbě, rafinaci a zpracování. Roční spotřeba energie na dosažení železa se tak pohybuje kolem 10 exajoulů.

Chcete-li se dozvědět více o tom, co se děje se železem po jeho vytěžení, viz: Ocel

Magnetické vlastnosti

Železo je jedním z mála prvků, které vykazují feromagnetismus. Molekulární struktura železa je taková, že existují domény elektronů, které řadí své spiny, což vede k vysoce lokalizovaným magnetickým polím. Tyto domény jsou však často náhodně orientované, takže objemový materiál nevykazuje žádné magnetické vlastnosti. Zajímavá vlastnost materiálu nastane, když na železo působí vnější magnetické pole, které způsobí, že se tyto domény vzájemně seřadí, a o materiálu se říká, že je zmagnetizovaný.

Ferromagnetické materiály, jako je železo, jsou velmi užitečné v každodenním životě i ve specializovaných aplikacích. Mezi běžná použití patří elektromotory, generátory, transformátory, telefony a reproduktory.

Jaderná stabilita

Skupina železa (od chromu po nikl) obsahuje nejstabilnější izotopy ze všech prvků, které mají nejvyšší vazebnou energii na nukleon. To má zásadní význam pro množství těchto kovů ve vesmíru a také pro produkci všech těžších prvků, které vznikají v supernovách. Jaderná fúze v těžkých hvězdách je u těchto stabilních prvků zastavena, protože proces fúze již nemůže vyvíjet další energii, což způsobuje kolaps hvězd a spouštění supernov.

Video

Níže uvedené video pochází z projektu periodických videí Nottinghamské univerzity. Vytvořili kompletní sadu krátkých videí o každém prvku periodické tabulky prvků.