IJzer
Izer (Fe) is het 26e element in het periodiek systeem en wordt al meer dan 5000 jaar door de mens gebruikt. Het is een van de meest voorkomende metalen op aarde en maakt 5,6% van de aardkorst en bijna de gehele aardkern uit.
Enkele nuttige eigenschappen van ijzer zijn:
| Atomair gewicht | 55,845 |
| Dichtheid (bij 0oC) | 7.874 g/cm3 |
| kookpunt | 3134 K |
| smeltpunt | 1811 K |
| belichaamde energie | 20-25 MJ/kg |
Iron heeft een sleutelrol gespeeld in de geschiedenis van de mensheid, Degenen die het konden manipuleren voor wapens, gereedschap en andere materialen, kregen economische en politieke macht. In de moderne samenleving is ijzer het belangrijkste van alle metalen, omdat het wordt gebruikt om verschillende soorten staal te vervaardigen, die worden gebruikt in een breed scala van toepassingen. Staal wordt gebruikt om paperclips te maken, wolkenkrabbers, en alles daar tussenin.
Iron is ook een belangrijk element in het leven van planten en dieren. In planten speelt het een rol bij de aanmaak van chlorofyl, en bij mensen speelt het een cruciale rol in het vasculaire systeem.
Energetisch gebruik van ijzer in de samenleving
Jaarlijks wordt meer dan 500 miljoen ton nieuw ijzer en 300 miljoen ton gerecycleerd ijzer geproduceerd. Deze ijzerproductie is mogelijk dankzij de enorme ijzervoorraden op aarde, meer dan 100 miljard ton. Het meeste ijzer wordt gewonnen in China, Brazilië, Australië, Rusland en Oekraïne.
Ongeveer 18% van het industriële energieverbruik in de wereld gaat naar de winning, verwerking en fabricage van ijzer- en staalproducten. In termen van de feitelijke energie wordt ongeveer 19 van de 106 exajoule (1019 joule) gebruikt die jaarlijks in de industriële sector wordt ingebracht.
Izer heeft een ingebedde energie van 20-25 megajoule per kilogram (MJ/kg), dat wil zeggen de energie die nodig is om het te winnen, te raffineren en te verwerken. Hiermee komt het jaarlijkse energieverbruik voor het verkrijgen van ijzer in de buurt van 10 exajoule.
Om meer te weten te komen over wat er met ijzer gebeurt nadat het is gedolven, zie: Staal
Magnetische eigenschappen
Izer is een van de weinige elementen die ferromagnetisme vertonen. De moleculaire structuur van ijzer is zodanig dat er domeinen van elektronen bestaan die hun spins op één lijn brengen, wat resulteert in sterk gelokaliseerde magnetische velden. Deze domeinen zijn echter vaak willekeurig georiënteerd, zodat het bulkmateriaal geen magnetische eigenschappen vertoont. De interessante eigenschap van het materiaal treedt op wanneer een extern magnetisch veld op het ijzer wordt toegepast, waardoor deze domeinen zich op één lijn gaan bevinden, en het materiaal gemagnetiseerd wordt genoemd.
Ferromagnetische materialen zoals ijzer zijn zeer nuttig in het dagelijks leven, maar ook in gespecialiseerde toepassingen. Veelgebruikte toepassingen zijn elektromotoren, generatoren, transformatoren, telefoons en luidsprekers.
Nucleaire stabiliteit
De ijzergroep (van chroom tot nikkel) bevat de meest stabiele isotopen van alle elementen, met de hoogste bindingsenergie per nucleon. De betekenis hiervan is van cruciaal belang voor de abundanties van deze metalen in het heelal, en voor de productie van alle zwaardere elementen die uit supernovae ontstaan. Kernfusie in zware sterren wordt door deze stabiele elementen gestopt, omdat het fusieproces geen energie meer kan uitoefenen, waardoor stellaire ineenstorting wordt veroorzaakt en supernovae ontstaan.
Video
De video hieronder is van het periodieke video’s project van de Universiteit van Nottingham. Zij hebben een complete reeks korte video’s gemaakt over elk element uit het periodiek systeem der elementen.
- 1.0 1.1 1.2 1.3 Jefferson Labs. (Geraadpleegd 17 februari 2016). The Element Iron , Beschikbaar: http://education.jlab.org/itselemental/ele026.html
- 2.0 2.1 UNEP. (19 augustus 2015). Environmental Risks and Challenges of Anthropogenic Metals Flows and Cycles (Milieurisico’s en uitdagingen van antropogene metaalstromen en -cycli) . Beschikbaar: https://d396qusza40orc.cloudfront.net/metals/3_Environmental_Challenges_Metals-Full%20Report_36dpi_130923.pdf#96
- Royal Society of Chemistry. (Accessed February 17, 2016) , Available: http://www.rsc.org/periodic-table/element/26/iron
- Wikimedia Commons , Beschikbaar: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:US_Navy_060616-N-9712C-009_Steelworker_3rd_Class_Robert_Sprague_ties_together_rebar_before_a_concrete_placement_on_a_bridge_project.jpg
- Lenntech. (Accessed February 17, 2016). IJzer (Fe) , Beschikbaar: http://www.lenntech.com/periodic/elements/fe.htm
- IEA (2014), “World energy balances”, IEA World Energy Statistics and Balances (database). DOI: http://dx.doi.org/10.1787/data-00512-en(Accessed February 2015)
- Hyperphysics. (Accessed March 12, 2016). Ferromagnetisme , Beschikbaar: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/solids/ferro.html
- Encyclopaedia Brittanica. (Accessed March 12, 2016). ferromagnetisme , Beschikbaar: http://www.britannica.com/science/ferromagnetism
- Hyperphysics. (Accessed March 12, 2016). The Most Tightly Bound Nuclei , Beschikbaar: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/nucene/nucbin2.html
- Hyperfysica. (Accessed March 12, 2016). Nucleaire synthese , Beschikbaar: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/astro/nucsyn.html#c1
- Bekijk hier meer video’s van de Universiteit van Nottingham over verschillende elementen: http://www.periodicvideos.com/