Järn

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök
För andra betydelser, se Järn (olika betydelser).
Järn
Nummer
26
Tecken
Fe
Grupp
8
Period
4
Block
d

Fe

Ru
ManganJärnKobolt
   


Emissionsspektrum
Emissionsspektrum
Generella egenskaper
Ämnesklass      Övergångsmetall
Relativ atommassa 55,845(2) u
Utseende Glänsande metall med en gråaktig nyans
Fysikaliska egenskaper
Densitet 7874 kg/m3 (273 K)
Smältpunkt 1811 K ​(1538 °C)
Kokpunkt 3134 K ​(2862 °C)
Molvolym 7,09 × 10−6 m3/mol
Smältvärme 13,81 kJ/mol
Ångbildningsvärme 354[1] kJ/mol
Specifik värmekapacitet 449[2] J/(kg × K)
Molär värmekapacitet 25,1 J/(mol × K)
Ångtryck
Tr. (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
Te. (K) 1728 1890 2091 2346 2679 3132
Atomära egenskaper
Atomradie 140 (156) pm
Kovalent radie 125 pm
Elektronaffinitet 15,7[3] kJ/mol
1:a jonisationspotential 762,5 kJ/mol
2:a jonisationspotential 1561,9 kJ/mol
3:e jonisationspotential 2957 kJ/mol
4:e jonisationspotential 5290 kJ/mol
5:e jonisationspotential 7240 kJ/mol
6:e jonisationspotential 9560 kJ/mol
7:e jonisationspotential 12060 kJ/mol
8:e jonisationspotential 14580 kJ/mol
9:e jonisationspotential 22540 kJ/mol
10:e jonisationspotential 25290 kJ/mol
Arbetsfunktion 4,5[4] eV
Elektronkonfiguration
Elektronkonfiguration [Ar] 3d6 4s2
e per skal 2, 8, 14, 2
Elektronkonfiguration
Kemiska egenskaper
Oxidationstillstånd −4, −2, −1, +1,[5] +2, +3, +4, +5,[6] +6 (amfoterisk)
Elektronegativitet 1,83 (Paulingskalan)
Normalpotential −0,44 V (Fe2+ + 2 e → Fe)
Diverse
Kristallstruktur α: Kubisk rymdcentrerad (bcc)
Kristallstruktur
Kristallstruktur
Ljudhastighet 4910 µm/(m × K) (25 °C)
Termisk expansion 11,8 µm/(m × K) (25 °C)
Värmeledningsförmåga 80,4 W/(m × K)
Elektrisk konduktivitet 1 × 107 A/(V × m)
Elektrisk resistivitet 96,1 × m (20 °C)
Magnetism Ferromagnetisk
Curiepunkt 1043 K (770 °C)
Youngs modul 211 GPa
Skjuvmodul 82 GPa
Kompressionsmodul 170 GPa
Poissons konstant 0,29
Mohs hårdhet 4
Vickers hårdhet 608 MPa
Brinells hårdhet 200–1180 MPa
Identifikation
CAS-nummer 7439-89-6
Pubchem 23925
RTECS-nummer NO4565500
Historia
Upptäckt Före 5000 f.Kr.
Stabilaste isotoper
Huvudartikel: Järnisotoper
Nuklid NF t1/2 ST SE (MeV) SP
54Fe 5,8 % 54Fe, stabil isotop med 28 neutroner
55Fe syntetisk 2,73 år ε 0,231 55Mn
56Fe 91,72 % 56Fe, stabil isotop med 30 neutroner
57Fe 2,2 % 57Fe, stabil isotop med 31 neutroner
58Fe 0,28 % 58Fe, stabil isotop med 32 neutroner
59Fe syntetisk 44,503 dygn β- 1,565 59Co
60Fe syntetisk 1,5·106 år β- 3,978 60Co
Säkerhetsinformation
GHS-märkning av farliga ämnen enligt EU:s förordning 1272/2008 (CLP)[7]
GHS-symboler saknas
H-fraser H?
P-fraser P?

EU-märkning av farliga ämnen enligt EU:s förordning 1272/2008 (CLP)[8]
Pulver:
Brandfarlig





Brandfarlig
(F)





R-fraser R11
S-fraser S53​, S45​, S60, S​61

NFPA 704

NFPA 704.svg

1
1
0

Självantändningspunkt 373,15 K (100 °C)[3]
SI-enheter och STP används om inget annat anges.

Järn (latinskt namn: Ferrum) är ett relativt vanligt förekommande metalliskt grundämne. Järn förekommer i allotroperna alfa- och gammajärn, ämnen som båda består av rent järn men med olika kristallstruktur.[9] Järn har många användningsområden. Det används bland annat till verktyg och vapen, samt till det vanliga byggmaterialet stål.

Etymologi[redigera | redigera wikitext]

Järn är ett samgermanskt ord, besläktat med bland annat engelska iron, tyska Eisen och gotiska eisarn. Orden kan rekonstrueras som *īsarno på det germanska urspråket, vilket troligen är ett lånord från keltiska språk: järn är isarnogalliska och iranann eller íarn på forniriska. Ordet är rotbesläktat (roten *eis-) med grekiska hieros (gudomlig), latin ira (vrede) och avestiska aēšma (ilska). Detta anspelar på att gudarna gav människorna järn i form av meteorer.[källa behövs] De äldsta föremålen i Egypten och Sumer av meteoriskt järn är från 4000 f.Kr, först 2500 år senare kunde man tillverka järn ur malm.

Järn(III)oxids röda (äldre nysvenska raud) färg har givit järn sitt estniska (raud) och finska namn (rauta).

Järn har även utvecklats inom den s.k förortssvenskan som ett uttryck för någonting jobbigt ,svårt, irriterande eller allmänt störande.

Föreningar[redigera | redigera wikitext]

Järn har vanligen oxidationstalen +2 och +3 i kemiska föreningar. Andra stadier (-2, -1, 0, +1, +4, +5 och +6) förekommer också, men inte lika ofta.

  • -2 i Fe(CO)42-
  • -1 i Fe2(CO)42-
  • 0 i Fe(CO)5 och i ferrocen
  • 1 i [Fe(H2O)5NO]2+
  • 2 i FeO
  • 3 i Fe2O3 (hematit)
  • 4 är väldigt sällsynt men finns i vissa enzymer
  • 5 är väldigt sällsynt
  • 6 i K2FeO4 (Kaliumferrat)

FeO är ett svart magnetiskt pulver som används i pigment. Fe2O3 är vanlig rost och används också som pigment. K2FeO4 är rödlila och starkt oxiderande.

Förekomst[redigera | redigera wikitext]

Järn är det fjärde vanligaste grundämnet i jordskorpan. Det förekommer dock sällan i ren form, men ofta i föreningar med syre såsom hematit och magnetit. Jordens kärna består till stor del av en järn-nickel-legering.

I Sverige var det under järnåldern främst myrmalm som utgjorde råmaterialet i den svenska järnframställningen. Gästrikland, södra Norrland, Närke, Småland, liksom Dalarna och Västmanland var viktiga produktionsområden.

Under historisk tid sedan man börjat bryta bergsmalm är det framförallt berggrunden i Bergslagen och Norrland som har varit och är de viktigaste källorna till järn. I Bergslagen bröts järnmalm i tusentals gruvor (de flesta små) men nästan alla är numera nedlagda. Den största järngruvan i Bergslagen var Grängesberg i Ludvika kommun. Här pågick järnbrytning från 1500-talet fram till 1989. I Norrland bryts metallen idag i Kirunavaara och Malmberget. Den förstnämnda var redan 1904 Sveriges största gruva. Malmen i Kirunavaara är ett kolossalt brantstående lager, som huvudsakligen består av magnetit. År 2003 hade 1 200 miljoner ton malm brutits.

Framställning och användning[redigera | redigera wikitext]

Detta avsnitt är en sammanfattning av Järnindustri

Järn tillverkas vanligtvis från Fe2O3 eller Fe3O4 som reduceras med kol vid ungefär 2000 °C. Först reagerar kolen med syret i luften och bildar kolmonoxid.

6 C + 3 O2 → 6 CO

Sedan reagerar kolmonoxiden med järnoxiden och bildar metalliskt järn.

6 CO + 2 Fe2O3 → 4 Fe + 6 CO2

Legeringar med järn[redigera | redigera wikitext]

Järn innehåller oftast en mängd kol. Ju mer kol desto hårdare och sprödare blir järnet.

  • Tackjärn är järn med över 4 % av kol. Det framställs i masugnar, för att omvandlas till användbara former av järn.
  • Gjutjärn innehåller 2-4 % kol, och bland annat kisel.
  • Stål innehåller 0,4-1,5 % kol. Det är idag den mest använda legeringen.
  • Smidesjärn innehåller mindre än 0,4 % kol.

Järn som mineral[redigera | redigera wikitext]

Det är mycket sällsynt att järn uppträder i helt ren form. Mineralet kristalliserar i ett tärningsformat (kubiskt) kristallsystem. Den har en hårdhet på 4,5 och är stålgrå till svart i färgen. Även streckfärgen är grå. På grund av reaktion med vatten och syre är rent järn inte stabilt. Det uppträder därför, legerat med nickel, endast i järnmeteoriter eller i basaltiska bergarter, där det ofta sker en reduktion av järnhaltiga mineraler.

Biologisk betydelse[redigera | redigera wikitext]

Järn är ett viktigt spårämne i den mänskliga kroppen. En vuxen person innehåller ungefär 4 gram järn, varav merparten finns i de röda blodkropparna hemoglobin. En mindre del i muskelns röda färgämne myoglobin, små mängder finns upplösta i blodplasman, kroppsvätskorna och utgör en beståndsdel i en lång rad enzymer. Cirka 20% är deponerat i lever, benmärg och mjälte, varifrån det kan mobiliseras vid behov.

Som en beståndsdel av hemoglobinet transporterar järn syre från lungorna ut till alla celler och koldioxid den motsatta vägen. Det ingår i enzymer som i mitokondrierna styr cellernas respirationprocesser.

Brist på järn kan ge trötthet, hjärtklappning, andfåddhet etc. Vid svår järnbrist kan det också uppstå förändringar i munslemhinnan, speciellt tungan, samt i huden och naglarna. Det finns även en del som tyder på att järnbrist kan vara en bidragande orsak till rastlösa ben. Brist kan vidare förorsakas av underskott på magsyra samt brist på B6-vitamin, B12-vitamin, C-vitamin, folsyra, zink, koppar eller mangan. Järnunderskott kan medföra blodbrist, cancer, leverbesvär, kronisk gikt i lederna och mottaglighet för infektioner.

Efter blodförluster såsom genom menstruation eller blodgivning kan mängden järn, precis som blodmängden, vara för låg. Blodgivare brukar få järntabletter för att lättare stabilisera järnvärdet.

Överdosering av järn under längre perioder kan medföra hemosideros (avlagring av järn i vävnaderna) speciellt i lever, mjälte, bukspottkörtel, hjärta och leder. Järn är en tungmetall som lagras i kroppen, järn är inte vattenlösligt utan lagras i fett. Överdosering kan leda till förgiftning.

Järn påträffas vanligtvis i livsmedel som inälvsmat (speciellt lever), ägg, fisk, blodmat, fågel, bladgrönsaker, fullkornsprodukter, katrinplommon, russin, öljäst, rödbetor, broccoli, vetegroddar, sesamfrö, vallmofrö, solrosfrö, bananer, persikor och aprikoser.

Diet[redigera | redigera wikitext]

Rekommenderat dagligt intag: Barn 5–10 mg, kvinnor 10–15 mg (ammande 12–18 mg), män 10–12 mg. Se vidare RDI-tabell.

Se även[redigera | redigera wikitext]

Källor[redigera | redigera wikitext]

  1. ^ Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks. In: Journal of Chemical & Engineering Data. 56, 2011, S. 328–337 (doi:10.1021/je1011086).
  2. ^ Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
  3. ^ [a b] ”Technical data for Iron” (på engelska). periodictable.com. http://periodictable.com/Elements/026/data.html. Läst 24 november 2015. 
  4. ^ Ludwig Bergmann, Clemens Schaefer, Rainer Kassing: Lehrbuch der Experimentalphysik, Band 6: Festkörper. 2. Auflage, Walter de Gruyter, 2005, ISBN 3-11-017485-5, S. 361.
  5. ^ Ram, R. S. and Bernath, P. F. (2003). ”Fourier transform emission spectroscopy of the g4Δ-a4Δ system of FeCl”. Journal of Molecular Spectroscopy "221" (2): sid. 261. doi:10.1016/S0022-2852(03)00225-X. Bibcode2003JMoSp.221..261R. http://bernath.uwaterloo.ca/media/266.pdf. 
  6. ^ Demazeau, G.; Buffat, B.; Pouchard, M.; Hagenmuller, P. (1982). ”Recent developments in the field of high oxidation states of transition elements in oxides stabilization of Six-coordinated Iron(V)”. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie "491": sid. 60. doi:10.1002/zaac.19824910109. 
  7. ^ Mall:Sigma-Aldrich
  8. ^ Mall:Carl Roth Dies gilt nur für Pulver, kompaktes Eisen ist ohne Gefahrensymbole/R-/S-Sätze.
  9. ^ internetsida: http://www.rikstermbanken.se/rtb/visaTermpost.html?id=211670 - Rikstermbanken, Sveriges nationella termbank, huvudinternetsida: http://www.rikstermbanken.se sökörd:allotropi, sökdatum:4okt2013 - Rikstermbanken är förvaltad av Terminologicentrum TNC , sveriges nationella centrum för terminologi och fackspråk: huvudinternetsida: http://www.tnc.se