Rysunek 1. Żelazo, o liczbie atomowej 26 i masie atomowej 55,845.

Żelazo (Fe) jest 26. pierwiastkiem w układzie okresowym i jest wykorzystywane przez ludzi od ponad 5000 lat. Jest jednym z najobficiej występujących metali na Ziemi, stanowiąc 5,6% skorupy ziemskiej i prawie całe jądro Ziemi.

Niektóre użyteczne właściwości żelaza obejmują:

Żelazo odegrało kluczową rolę w historii ludzkości, Ci, którzy potrafili nim manipulować, wytwarzając broń, narzędzia i inne materiały, zdobywali władzę ekonomiczną i polityczną. W nowoczesnym społeczeństwie żelazo jest najważniejszym z metali, ponieważ jest używane do produkcji różnych rodzajów stali, która jest wykorzystywana w wielu różnych zastosowaniach. Stal jest używana do produkcji spinaczy do papieru, drapaczy chmur i wszystkiego pomiędzy nimi.

Żelazo jest również ważnym elementem w życiu roślin i zwierząt. W roślinach odgrywa rolę w tworzeniu chlorofilu, a u ludzi odgrywa kluczową rolę w układzie naczyniowym.

Energetyczne wykorzystanie żelaza w społeczeństwie

Rysunek 2. Pręt zbrojeniowy, skrót od „reinforcing bar”, wykonany jest z żelaza (nie czystego żelaza, ale jego stopu, stali), służy do zbrojenia betonu.

Żelazo stanowi 95% całego tonażu metalu produkowanego na świecie, z ponad 500 milionami ton nowego żelaza i 300 milionami ton żelaza z recyklingu, które są produkowane każdego roku. Taka produkcja żelaza jest możliwa dzięki ogromnym rezerwom żelaza na Ziemi, przekraczającym 100 miliardów ton. Większość wydobycia odbywa się w Chinach, Brazylii, Australii, Rosji i na Ukrainie.

Około 18% światowego zużycia energii w przemyśle przypada na wydobycie, przetwarzanie i wytwarzanie produktów z żelaza i stali. Jeśli chodzi o rzeczywistą energię, zużywa ona około 19 ze 106 eksadżuli (1019 dżuli) wprowadzanych do sektora przemysłowego każdego roku.

Żelazo ma energię wcieloną wynoszącą 20-25 megadżuli na kilogram (MJ/kg), czyli energię wymaganą do jego wydobycia, rafinacji i przetwarzania. To stawia roczne zużycie energii do uzyskania żelaza w granicach 10 eksadżuli.

Aby dowiedzieć się więcej o tym, co dzieje się z żelazem po jego wydobyciu, zobacz: Stal

Właściwości magnetyczne

Żelazo jest jednym z niewielu pierwiastków, które wykazują ferromagnetyzm. Struktura molekularna żelaza jest taka, że istnieją domeny elektronów, które łączą swoje spiny, co powoduje powstawanie silnie zlokalizowanych pól magnetycznych. Domeny te są jednak często losowo zorientowane, więc materiał nie wykazuje żadnych właściwości magnetycznych. Interesująca właściwość materiału występuje, gdy zewnętrzne pole magnetyczne jest stosowane do żelaza, powodując te domeny do linii ze sobą, a materiał jest powiedział, że jest namagnesowany.

Materiały ferromagnetyczne, takie jak żelazo, są bardzo przydatne w życiu codziennym, jak również w specjalistycznych zastosowaniach. Powszechne zastosowania obejmują silniki elektryczne, generatory, transformatory, telefony i głośniki.

Stabilność jądrowa

Grupa żelaza (od chromu do niklu) zawiera najbardziej stabilne izotopy ze wszystkich pierwiastków, posiadające najwyższą energię wiązania na nukleon. Ma to decydujące znaczenie dla obfitości tych metali we wszechświecie, jak również dla produkcji wszystkich cięższych pierwiastków, które powstają z supernowych. Fuzja jądrowa w ciężkich gwiazdach jest zatrzymywany przez tych stabilnych elementów, ponieważ proces fuzji nie może już wywierać więcej energii, powodując upadek gwiazdy i wyzwalanie supernowych.

Wideo

Poniższe wideo jest z University of Nottingham okresowych wideo projektu. Stworzyli oni kompletny zestaw krótkich filmów na temat każdego pierwiastka z układu okresowego pierwiastków.