Järn
Från Rilpedia
- För andra betydelser, se Järn (olika betydelser).
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Allmänt | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Namn, kemiskt tecken, nummer | järn, Fe, 26 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ämnesklass | övriga metaller | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Grupp, period, block | 8, 4, d | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Densitet | 7874 kg/m3 (273 K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Hårdhet | 4,0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Utseende | grå metallglänsande |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atomens egenskaper | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atommassa | 55,845 u | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atomradie (beräknad) | 140 (156) pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Kovalent radie | 125 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektronkonfiguration | [Ar]3d64s2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| e− per skal | 2, 8, 14, 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Oxidationstillstånd (oxid) | 2, 3, 4, 6 (amfoterisk) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Kristallstruktur | kubisk rymdcentrerad packning | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ämnets fysiska egenskaper | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Aggregationstillstånd | fast | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Smältpunkt | 1808 K (1535 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Kokpunkt | 3023 K (2750 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Molvolym | 7,09 ·10-6 m3/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ångbildningsvärme | 349,6 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Smältvärme | 13,8 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ångtryck | 7,05 Pa vid 1808 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ljudhastighet | 4910 m/s vid 293,15 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Diverse | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektronegativitet | 1,83 (Paulingskalan) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Värmekapacitet | 450 J/(kg·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektrisk ledningsförmåga | 9,93·106 S/m (Ω−1·m−1) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Värmeledningsförmåga | 82 W/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1a jonisationspotential | 762,5 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2a jonisationspotential | 1561,9 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3e jonisationspotential | 2957 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 4e jonisationspotential | 5290 kJ/mol kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Mest stabila isotoper | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| SI-enheter & STP används om ej annat angivits | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Järn (latinskt namn: Ferrum) är ett vanligt förekommande metalliskt grundämne med många användningsområden. Förr användes det till verktyg och vapen. Numera förädlas det ofta till det vanliga byggmaterialet stål.
Innehåll |
Etymologi
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 isarno på galliska och iranann eller íarn på forniriska. Ordet är rotbesläktat (roten *eis-) med grekiska hieros (gudomlig), latin ira (vrede) och avestiska aēšma (ilska).
Järn(III)oxids röda (äldre nysvenska raud) färg har givit järn sitt estniska (raud) och finska namn (rauta).
Föreningar
De olika oxidationstillstånden som järn har är -2,-1,0,1,2,3,4,6.
- -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 enzym
- 6 i K2FeO4 (Kaliumferrat)
FeO är ett svart magnetiskt pulver som används i pigment. Fe2O3 (järnoxid) är vanlig rost och används också som pigment. K2FeO4 är rödlila och starkt oxiderande.
Förekomst
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.
Under Sveriges historia är det framförallt berggrunden i Bergslagen och Norrbotten som har varit och är de viktigaste källorna till järn. I Bergslagen bröts järnmalm i tusentals gruvor (de flesta små) men alla är numera nedlagda. Den största järngruvan i Bergslagen var Grängesberg i Ludvika kommun. Här pågick järnbrytning från 1500-talet fram till 1989. I Norrbotten 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
Man tillverkar vanligtvis järn från Fe2O3 eller Fe3O4 som reduceras med kol vid ungefär 2000 °C. Först reagerar kolen med syret i luften och bildar kolmonoxid.
- 6C + 3O2 → 6 CO
Sedan reagerar kolmonoxiden med järnoxiden och bildar metalliskt järn.
- 6 CO + 2 Fe2O3 → 4 Fe + 6 CO2
Legeringar med järn
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 0,2 % kol.
Biologisk betydelse
Järn är ett viktigt spårämne i den mänskliga kroppen. En vuxen person innehåller cirka 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, bladgrönt, fullkornsprodukter, katrinplommon, russin, öljäst, rödbetor, broccoli, vetegroddar, sesamfrö, vallmofrö, solrosfrö, bananer, persikor och aprikoser.
Diet
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
- Järnmalm
- Järnåldern
- Hemjärn
- Limonit
- Jernkontoret, branschorganisation för den svenska järn- och stålindustrin
Källor
- Nationalencyclopedin
- Svensk etymologisk ordbok och The American Heritage Dictionary
