Figur 1. Jern med atomnummer 26 og en atomvægt på 55,845.

Jern (Fe) er det 26. grundstof i det periodiske system og har været brugt af mennesker i over 5000 år. Det er et af de mest hyppige metaller på Jorden og udgør 5,6 % af Jordens skorpe og næsten hele Jordens kerne.

Nogle nyttige egenskaber ved jern omfatter:

Jern har spillet en vigtig rolle i menneskehedens historie, da de, der kunne manipulere det til at fremstille våben, værktøj og andre materialer, fik økonomisk og politisk magt. I det moderne samfund er jern det vigtigste af alle metaller, da det bruges til at fremstille forskellige typer stål, som anvendes i en lang række forskellige applikationer. Stål bruges til at lave papirclips, skyskrabere og alt derimellem.

Jern er også et vigtigt element i plante- og dyrelivet. I planter spiller det en rolle i dannelsen af klorofyl, og hos mennesker spiller det en afgørende rolle i kar-systemet.

Energiforbrug af jern i samfundet

Figur 2. Armeringsjern, en forkortelse for “armeringsstang”, er fremstillet af jern (ikke rent jern, men dets legering, stål), og bruges til at forstærke beton.

Jern udgør 95 % af al den metaltonnage, der produceres på verdensplan, og der produceres hvert år over 500 mio. tons nyt jern og 300 mio. tons genanvendt jern. Denne produktion af jern er mulig på grund af de enorme jernreserver på jorden, som overstiger 100 milliarder tons. Det meste af udvindingen sker i Kina, Brasilien, Australien, Rusland og Ukraine.

Omkring 18 % af verdens industrielle energiforbrug går til udvinding, forarbejdning og fremstilling af jern- og stålprodukter. Med hensyn til den faktiske energi bruges der ca. 19 af de 106 exajoule (1019 joule), der tilføres industrisektoren hvert år.

Jern har en indlejret energi på 20-25 megajoule pr. kg (MJ/kg), hvilket er den energi, der kræves for at udvinde, raffinere og forarbejde det. Det giver et årligt energiforbrug på omkring 10 exajoule for at opnå jern.

For at få mere at vide om, hvad der sker med jern, når det er udvundet, se: Stål

Magnetiske egenskaber

Jern er et af de få grundstoffer, der udviser ferromagnetisme. Jerns molekylære struktur er sådan, at der findes domæner af elektroner, der stiller deres spins op på linje, hvilket resulterer i stærkt lokaliserede magnetfelter. Disse domæner er dog ofte tilfældigt orienteret, så bulkmaterialet viser ingen magnetiske egenskaber. Materialets interessante egenskab opstår, når der påføres et eksternt magnetfelt på jern, hvilket får disse domæner til at stille sig på linje med hinanden, og man siger, at materialet er magnetiseret.

Ferromagnetiske materialer som jern er meget nyttige i hverdagen såvel som i specialiserede anvendelser. Almindelige anvendelser omfatter elektriske motorer, generatorer, transformatorer, telefoner og højttalere.

Nuklear stabilitet

Jerngruppen (fra krom til nikkel) indeholder de mest stabile isotoper af alle grundstoffer, idet de har den højeste bindingsenergi pr. kerneon. Betydningen af dette er afgørende for disse metallers hyppighed i universet samt for produktionen af alle tungere grundstoffer, som dannes fra supernovaer. Kernefusionen i tunge stjerner stoppes af disse stabile grundstoffer, da fusionsprocessen ikke længere kan udøve mere energi, hvilket forårsager stjernernes kollaps og udløser supernovaer.

Video

Videoen nedenfor er fra University of Nottinghams projekt om periodiske videoer. De har skabt en komplet serie af korte videoer om hvert enkelt grundstof i det periodiske system af grundstoffer.