DEFINITION
Jern- element i den ottende gruppe af den fjerde periode af det periodiske system af kemiske grundstoffer af D. I. Mendeleev.
Og volumentallet er 26. Symbolet er Fe (latinsk "ferrum"). Et af de mest almindelige metaller i jordskorpen (andenplads efter aluminium).
Jerns fysiske egenskaber
Jern er et gråt metal. I sin rene form er den ret blød, formbar og tyktflydende. Den elektroniske konfiguration af det ydre energiniveau er 3d 6 4s 2. I dets forbindelser udviser jern oxidationstilstande "+2" og "+3". Smeltepunktet for jern er 1539C. Jern danner to krystallinske modifikationer: α- og γ-jern. Den første af dem har et kropscentreret kubisk gitter, den anden har et ansigtscentreret kubisk gitter. α-jern er termodynamisk stabilt i to temperaturområder: under 912 og fra 1394C til smeltepunktet. Mellem 912 og 1394C er y-jern stabilt.
Jerns mekaniske egenskaber afhænger af dets renhed - indholdet af selv meget små mængder af andre elementer i det. Fast jern har evnen til at opløse mange grundstoffer i sig selv.
Jerns kemiske egenskaber
I fugtig luft ruster jern hurtigt, dvs. dækket med en brun belægning af hydreret jernoxid, som på grund af sin sprødhed ikke beskytter jern mod yderligere oxidation. I vand korroderer jern intenst; med rigelig adgang til ilt dannes hydratformer af jern(III)oxid:
2Fe + 3/2O2 + nH2O = Fe2O3 ×H2O.
Ved mangel på ilt eller vanskelig adgang dannes blandet oxid (II, III) Fe 3 O 4:
3Fe + 4H 2 O (v) ↔ Fe 3 O 4 + 4H 2.
Jern opløses i saltsyre af enhver koncentration:
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2.
Opløsning i fortyndet svovlsyre sker på samme måde:
Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2.
I koncentrerede opløsninger af svovlsyre oxideres jern til jern (III):
2Fe + 6H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O.
Men i svovlsyre, hvis koncentration er tæt på 100%, bliver jern passivt, og der sker praktisk taget ingen interaktion. Jern opløses i fortyndede og moderat koncentrerede opløsninger af salpetersyre:
Fe + 4HNO3 = Fe(NO3)3 + NO + 2H2O.
Ved høje koncentrationer af salpetersyre bremses opløsningen, og jern bliver passivt.
Som andre metaller reagerer jern med simple stoffer. Reaktioner mellem jern og halogener (uanset typen af halogen) opstår ved opvarmning. Interaktionen mellem jern og brom sker ved øget damptryk af sidstnævnte:
2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3;
3Fe + 4I 2 = Fe 3 I 8.
Interaktionen mellem jern og svovl (pulver), nitrogen og fosfor opstår også ved opvarmning:
6Fe + N2 = 2Fe3N;
2Fe + P = Fe2P;
3Fe + P = Fe 3 P.
Jern er i stand til at reagere med ikke-metaller såsom kulstof og silicium:
3Fe + C = Fe3C;
Blandt reaktionerne af interaktion af jern med komplekse stoffer spiller følgende reaktioner en særlig rolle - jern er i stand til at reducere metaller, der er i aktivitetsrækken til højre for det fra saltopløsninger (1), reducere jern (III) forbindelser ( 2):
Fe + CuS04 = FeS04 + Cu (1);
Fe + 2FeCl3 = 3FeCl2 (2).
Jern, ved forhøjet tryk, reagerer med et ikke-saltdannende oxid - CO med dannelse af stoffer med kompleks sammensætning - carbonyler - Fe (CO) 5, Fe 2 (CO) 9 og Fe 3 (CO) 12.
Jern, i fravær af urenheder, er stabilt i vand og i fortyndede alkaliske opløsninger.
Får jern
Den vigtigste metode til at opnå jern er fra jernmalm (hæmatit, magnetit) eller elektrolyse af opløsninger af dets salte (i dette tilfælde opnås "rent" jern, dvs. jern uden urenheder).
Eksempler på problemløsning
EKSEMPEL 1
| Dyrke motion | Jernvægt Fe 3 O 4 med en vægt på 10 g blev først behandlet med 150 ml saltsyreopløsning (densitet 1,1 g/ml) med en massefraktion af hydrogenchlorid på 20 %, og derefter blev overskydende jern tilsat til den resulterende opløsning. Bestem opløsningens sammensætning (i vægtprocent). |
| Løsning | Lad os skrive reaktionsligningerne efter betingelserne for problemet: 8HCl + Fe304 = FeCl2 + 2FeCl3 + 4H20 (1); 2FeCl3 + Fe = 3FeCl2 (2). Ved at kende densiteten og volumen af en saltsyreopløsning kan du finde dens masse: m sol (HCl) = V(HCl) x p (HCl); m sol (HCl) = 150 x 1,1 = 165 g. Lad os beregne massen af hydrogenchlorid: m(HCl) = m sol (HCl) xω(HCl)/100%; m(HCl) = 165 x 20 %/100 % = 33 g. Molær masse (masse af en mol) saltsyre, beregnet ved hjælp af tabellen over kemiske grundstoffer af D.I. Mendeleev – 36,5 g/mol. Lad os finde mængden af hydrogenchlorid: v(HCl) = m(HCl)/M(HCl); v(HCl) = 33/36,5 = 0,904 mol. Molær masse (masse af en mol) af skala, beregnet ved hjælp af tabellen over kemiske grundstoffer af D.I. Mendeleev – 232 g/mol. Lad os finde mængden af skælstof: v(Fe3O4) = 10/232 = 0,043 mol. Ifølge ligning 1, v(HCl): v(Fe 3 O 4) = 1:8, derfor v(HCl) = 8 v(Fe 3 O 4) = 0,344 mol. Så vil mængden af hydrogenchlorid beregnet ved ligningen (0,344 mol) være mindre end den, der er angivet i problemformuleringen (0,904 mol). Derfor er saltsyre i overskud, og en anden reaktion vil forekomme: Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 (3). Lad os bestemme mængden af ferrichloridstof dannet som et resultat af den første reaktion (vi bruger indekser til at betegne en specifik reaktion): v1 (FeCl2): v(Fe203) = 1:1 = 0,043 mol; v1 (FeCl3): v(Fe203) = 2:1; v 1 (FeCl 3) = 2 x v (Fe 2 O 3) = 0,086 mol. Lad os bestemme mængden af hydrogenchlorid, der ikke reagerede i reaktion 1, og mængden af jern(II)chlorid dannet under reaktion 3: v rem (HCl) = v(HCl) - v1 (HCl) = 0,904 - 0,344 = 0,56 mol; v 3 (FeCl 2): v rem (HCl) = 1:2; v 3 (FeCl 2) = 1/2 x v rem (HCl) = 0,28 mol. Lad os bestemme mængden af FeCl 2-stof, der dannes under reaktion 2, den samlede mængde af FeCl 2-stof og dets masse: v2 (FeCl3) = v1 (FeCl3) = 0,086 mol; v 2 (FeCl 2): v 2 (FeCl 3) = 3:2; v2 (FeCl2) = 3/2 x v2 (FeCl3) = 0,129 mol; v sum (FeCl 2) = v 1 (FeCl 2) + v 2 (FeCl 2) + v 3 (FeCl 2) = 0,043 + 0,129 + 0,28 = 0,452 mol; m(FeCl 2) = v sum (FeCl 2) × M(FeCl 2) = 0,452 × 127 = 57,404 g. Lad os bestemme mængden af stof og masse af jern, der gik ind i reaktion 2 og 3: v2 (Fe): v2 (FeCl3) = 1:2; v2 (Fe) = 1/2 x v2 (FeCl3) = 0,043 mol; v3 (Fe): v rem (HCl) = 1:2; v3 (Fe) = 1/2 x v rem (HCl) = 0,28 mol; v sum (Fe) = v2 (Fe) + v3 (Fe) = 0,043+0,28 = 0,323 mol; m(Fe) = v sum (Fe) ×M(Fe) = 0,323 ×56 = 18,088 g. Lad os beregne mængden af stof og massen af brint frigivet i reaktion 3: v(H2) = 1/2 x v rem (HCl) = 0,28 mol; m(H2) = v(H2) xM(H2) = 0,28 x 2 = 0,56 g. Vi bestemmer massen af den resulterende opløsning m' sol og massefraktionen af FeCl 2 i den: m’ sol = m sol (HCl) + m(Fe3O4) + m(Fe) – m(H2); |
Jern(latinsk ferrum), fe, kemisk grundstof af gruppe VIII i Mendeleevs periodiske system; atomnummer 26, atommasse 55.847; skinnende sølv-hvidt metal. Grundstoffet i naturen består af fire stabile isotoper: 54 fe (5,84%), 56 fe (91,68%), 57 fe (2,17%) og 58 fe (0,31%).
Historisk reference. Jern var kendt tilbage i forhistorisk tid, men det fandt udbredt anvendelse meget senere, da det er ekstremt sjældent i naturen i en fri tilstand, og dets udvinding fra malme blev først mulig på et vist niveau af teknologisk udvikling. Det var sandsynligvis første gang, at mennesket stiftede bekendtskab med meteoritjern, som det fremgår af dets navne på de gamle folks sprog: det gamle egyptiske "beni-pet" betyder "himmelsk jern"; Den antikke græske sideros er forbundet med det latinske sidus (genitiv kasus sideris) - stjerne, himmellegeme. I hettitiske tekster fra det 14. århundrede. f.Kr e. J. nævnes som et metal, der faldt ned fra himlen. Romanske sprog bevarer roden til det navn, som romerne gav (for eksempel fransk fer, italiensk ferro).
Metoden til at opnå jern fra malme blev opfundet i det vestlige Asien i det 2. årtusinde f.Kr. e.; Derefter spredte brugen af jern sig til Babylon, Egypten og Grækenland; for at skifte Bronzealder kom Jernalderen. Homer (i Iliadens 23. sang) siger, at Achilleus tildelte en diskos lavet af jern til vinderen i en diskoskastkonkurrence. I Europa og det gamle Rusland fik kvinder i mange århundreder ostefremstillingsproces. Jernmalm blev reduceret med trækul i en smedje bygget i en grube; Luft blev pumpet ind i smedjen med bælge, reduktionsproduktet - kritsaen - blev adskilt fra slaggen ved hammerslag og forskellige produkter blev smedet ud af det. Efterhånden som blæsemetoderne blev forbedret og ildstedets højde steg, steg processens temperatur, og en del af jernet blev karburiseret, dvs. det blev opnået støbejern; dette relativt skrøbelige produkt blev betragtet som produktionsspild. Deraf navnet på støbejern "råjern", "pigjern" - engelsk råjern. Senere blev det bemærket, at når man læste støbejern frem for jernmalm i smedjen, opnåede man også en kulstoffattig jernslagge, og en sådan to-trins proces viste sig at være mere rentabel end osteblæsningsprocessen. I det 12.-13. århundrede. skrigemetoden var allerede udbredt. I det 14. århundrede Støbejern begyndte at blive smeltet ikke kun som et halvprodukt til videre forarbejdning, men også som et materiale til støbning af forskellige produkter. Ombygningen af ildstedet til en skaktovn ("domnitsa") og derefter til en højovn, går også tilbage til samme tid. I midten af 1700-tallet. i Europa begyndte man at bruge digelprocessen til opnåelse blive, som var kendt i Syrien i den tidlige middelalder, men senere viste sig at være glemt. Ved denne metode blev stål fremstillet ved at smelte metalladninger i små beholdere (digler) fra en meget ildfast masse. I den sidste fjerdedel af 1700-tallet. Pudling-processen med at omdanne råjern til jern på bunden af en brændende efterklangsovn begyndte at udvikle sig. Den industrielle revolution i det 18. og begyndelsen af det 19. århundrede, opfindelsen af dampmaskinen og konstruktionen af jernbaner, store broer og en dampflåde skabte en enorm efterspørgsel efter jern og dets legeringer. Men alle eksisterende metoder til fremstilling af jern kunne ikke tilfredsstille markedets behov. Masseproduktion af stål begyndte først i midten af det 19. århundrede, da processerne Bessemer, Thomas og åben ild blev udviklet. I det 20. århundrede Den elektriske ovnsmelteproces opstod og blev udbredt og producerede stål af høj kvalitet.
Udbredelse i naturen. Med hensyn til indhold i lithosfæren (4,65 vægtprocent) er jern nummer to blandt metaller (aluminium rangerer først). Det vandrer kraftigt i jordskorpen og danner omkring 300 mineraler (oxider, sulfider, silikater, carbonater, titanater, fosfater osv.). Jern deltager aktivt i magmatiske, hydrotermiske og supergene processer, som er forbundet med dannelsen af forskellige typer af dets aflejringer. Jern er et metal i jordens dybder, det akkumuleres i de tidlige stadier af magmakrystallisation, i ultrabasiske (9,85%) og basiske (8,56%) bjergarter (i granitter er det kun 2,7%). I biosfæren ophobes jern i mange marine og kontinentale sedimenter og danner sedimentære malme.
En vigtig rolle i jerns geokemi spilles af redoxreaktioner - overgangen af 2-valent jern til 3-valent jern og omvendt. I biosfæren, ved tilstedeværelse af organiske stoffer, reduceres fe 3+ til fe 2+ og migrerer let, og når det møder atmosfærisk ilt, oxideres fe 2+ og danner ophobninger af hydroxider af 3-valent jern 3-valent jern er rød, gul, brun farve. Dette bestemmer farven på mange sedimentære bjergarter og deres navn - "rødfarvet formation" (rødt og brunt ler og ler, gult sand osv.).
Fysiske og kemiske egenskaber. Betydningen af jern i moderne teknologi bestemmes ikke kun af dets brede udbredelse i naturen, men også af en kombination af meget værdifulde egenskaber. Den er plastik, let smedet i både kold og opvarmet tilstand, og kan rulles, stemples og tegnes. Evnen til at opløse kulstof og andre elementer tjener som grundlag for fremstilling af forskellige jernlegeringer.
Væske kan eksistere i form af to krystalgitre: a - og g - kropscentreret kubisk (bcc) og ansigtscentreret kubisk (fcc). Under 910 °C er a - fe med et bcc-gitter stabilt (a = 2,86645 å ved 20 °C). Mellem 910°C og 1400°C er g-modifikationen med et fcc-gitter stabil (a = 3,64 å). Over 1400°C dannes bcc d-fe gitteret (a = 2,94 å) igen stabilt op til smeltetemperaturen (1539°C). a - fe er ferromagnetisk op til 769°C (Curie-punkt). Modifikation g -fe og d -fe er paramagnetiske.
De polymorfe transformationer af jern og stål ved opvarmning og afkøling blev opdaget i 1868 af D.K. Chernov. Kulstof dannes med J. faste løsninger implantationer, hvori C-atomer, med en lille atomradius (0,77 å), er placeret i mellemrummene i metalkrystalgitteret, bestående af større atomer (atomradius fe 1,26 å). En fast opløsning af kulstof i g-fe kaldes. austenit, og i (a -fe- ferrit. Mættet fast kulstofopløsning i g - fe indeholder 2,0 vægt% C ved 1130°C; a-fe opløser kun 0,02-0,04% C ved 723°C og mindre end 0,01% ved stuetemperatur. Derfor, hvornår hærdning dannes austenit martensit - en overmættet fast opløsning af kulstof i a - fe, meget hård og skør. Kombination af hærdning med ferie(ved at opvarme til relativt lave temperaturer for at reducere indre spændinger) gør det muligt at give stål den nødvendige kombination af hårdhed og duktilitet.
Jerns fysiske egenskaber afhænger af dets renhed. Industrielle jernmaterialer indeholder normalt urenheder af kulstof, nitrogen, oxygen, brint, svovl og fosfor. Selv ved meget lave koncentrationer ændrer disse urenheder i høj grad metallets egenskaber. Så, svovl forårsager den såkaldte. rød skørhed, fosfor (selv 10 -20 % P) - kulde; kulstof og nitrogen reducerer plast, og brint stiger skrøbelighed G. (såkaldt brintskørhed). Reduktion af urenhedsindhold til 10 -7 - 10 -9% fører til væsentlige ændringer i metallets egenskaber, især til en stigning i duktiliteten.
Følgende er jerns fysiske egenskaber, hovedsagelig relateret til metal med et samlet urenhedsindhold på mindre end 0,01 vægtprocent:
Atomradius 1,26 å
Ioniske radier fe 2+ o.80 å, fe 3+ o.67 å
Densitet (20 o c) 7,874 g/cm 3
t pl 1539°C
t kip omkring 3200 oC
Temperaturkoefficient for lineær udvidelse (20°C) 11,7·10 -6
Termisk ledningsevne (25°C) 74,04 tir/(m K)
Væskens varmekapacitet afhænger af dens struktur og ændrer sig på en kompleks måde med temperaturen; gennemsnitlig specifik varmekapacitet (0-1000 o c) 640,57 j/(kg·TIL) .
Elektrisk modstand (20°C)
9,7·10 -8 ohm m
Temperaturkoefficient for elektrisk modstand
(0-100°C) 6,51·10-3
Youngs modul 190-210 10 3 Mn/m. 2
(19-21 10 3 kgf/mm 2)
Temperaturkoefficient for Youngs modul
Forskydningsmodul 84,0 10 3 Mn/m 2
Kortvarig trækstyrke
170-210 Mn/m 2
Forlængelse 45-55 %
Brinell hårdhed 350-450 Mn/m 2
Flydespænding 100 Mn/m 2
Slagstyrke 300 Mn/m 2
Konfiguration af den ydre elektronskal af fe 3 atomet d 6 4s 2 . Jern udviser variabel valens (forbindelser af 2- og 3-valent jern er de mest stabile). Med oxygen danner jern feo oxid, fe 2 o 3 oxid, og fe 3 o 4 oxid-oxid (en forbindelse af feo med fe 2 o 3, som har strukturen spineller) . I fugtig luft ved normale temperaturer bliver jern dækket af løs rust (f.eks. 2 o 3 n h 2 o). På grund af dens porøsitet forhindrer rust ikke adgangen af ilt og fugt til metallet og beskytter det derfor ikke mod yderligere oxidation. Som følge af forskellige typer korrosion går der årligt millioner af tons jern tabt. Når jern opvarmes i tør luft over 200°C, bliver det dækket af en tynd oxidfilm, som beskytter metallet mod korrosion ved normale temperaturer. dette er grundlaget for den tekniske metode til at beskytte Zh. blånende. Når det opvarmes i vanddamp, oxiderer jern for at danne fe 3 o 4 (under 570°C) eller feo (over 570°C) og frigive brint.
Fe(oh)2-hydroxid dannes i form af et hvidt bundfald, når kaustiske alkalier eller ammoniak virker på vandige opløsninger af fe2+-salte i en atmosfære af hydrogen eller nitrogen. Når det kommer i kontakt med luft, bliver fe(oh)2 først grønt, derefter sort og bliver til sidst hurtigt til det rødbrune hydroxid fe(oh)3. Feooxid udviser grundlæggende egenskaber. Fe 2 o 3 oxid er amfotert og har en svagt udtrykt sur funktion; reagerer med mere basiske oxider (for eksempel mgo), danner det ferriter - forbindelser af typen fe 2 o 3 n meo, som har ferromagnetiske egenskaber og er meget brugt i radioelektronik. Sure egenskaber udtrykkes også i hexavalent jern, som findes i form af ferrater, for eksempel k 2 feo 4, salte af jernsyre ikke isoleret i fri tilstand.
F. reagerer let med halogener og hydrogenhalogenider, hvilket giver salte f.eks. chloriderne fecl 2 og fecl 3. Når væske opvarmes med svovl, dannes sulfiderne fes og fes 2. Carbides Zh. - fe 3 c ( cementit) og fe 2 c (e-carbid) - bundfald fra faste opløsninger af kulstof i væske ved afkøling. fe 3 c frigives også fra opløsninger af carbon i flydende væske ved høje koncentrationer af nitrogen. Nitrogen giver ligesom carbon interstitielle faste opløsninger fra væske. Heraf frigives nitrider fe 4 n og fe 2 n. Med brint producerer jern kun ustabile hydrider, hvis sammensætning ikke er præcist fastlagt. Ved opvarmning reagerer jern kraftigt med silicium og fosfor og danner silicider (f.eks. fe 3 si) og phosphider (f.eks. fe 3 p).
Flydende forbindelser med mange grundstoffer (O, s osv.), der danner en krystallinsk struktur, har en variabel sammensætning (for eksempel kan svovlindholdet i monosulfid variere fra 50 til 53,3 at.%). Dette skyldes defekter i krystalstrukturen. For eksempel i ferrooxid er nogle af fe 2+ ionerne på gittersteder erstattet af fe 3+ ioner; for at opretholde elektrisk neutralitet forbliver nogle gittersteder, der tilhørte fe 2+ ioner, tomme, og fasen (wüstite) har under normale forhold formlen fe 0,947 o.
J.s interaktion med salpetersyre. Koncentreret hno 3 (densitet 1,45 g/cm 3) passiverer jernet på grund af udseendet af en beskyttende oxidfilm på dets overflade; en mere fortyndet hno 3 opløser væske med dannelse af fe 2+ eller fe 3+ ioner, reduceres til mh 3 eller n 2 o og n 2.
Opløsninger af divalente jernsalte i luft er ustabile - fe 2+ oxideres gradvist til fe 3+. Vandige opløsninger af flydende salte pga hydrolyse have en sur reaktion. Tilsætning af fe 3+ thiocyanationer scn - til opløsninger af salte giver en lys blodrød farve på grund af forekomsten af fe (scn) 3, hvilket gør det muligt at opdage tilstedeværelsen af 1 del fe 3+ i cirka 10 6 dele af vand. J. er præget af uddannelse komplekse forbindelser.
Kvittering og ansøgning. Rent jern opnås i relativt små mængder ved elektrolyse af vandige opløsninger af dets salte eller ved reduktion af dets oxider med hydrogen. Der udvikles en metode til direkte fremstilling af jern fra malme ved elektrolyse af smelter. Produktionen af tilstrækkeligt rent jern stiger gradvist gennem dens direkte reduktion fra malmkoncentrater med brint, naturgas eller kul ved relativt lave temperaturer.
Jern er det vigtigste metal i moderne teknologi. I sin rene form bruges jern praktisk talt ikke på grund af dets lave styrke, selvom stål- eller støbejernsprodukter ofte kaldes "jern". Størstedelen af jern anvendes i form af legeringer med meget forskellige sammensætninger og egenskaber. Jernlegeringer udgør cirka 95 % af alle metalprodukter. Kulstofrige legeringer (over 2 vægtprocent) - støbejern - smeltes i højovne fra berigede jernmalme. Stål af forskellige kvaliteter (kulstofindhold mindre end 2 vægtprocent) smeltes af støbejern i åben ild og elektriske ovne og omformere ved at oxidere (udbrænde) overskydende kulstof, fjerne skadelige urenheder (hovedsageligt s, P, O) og tilsætte legeringselementer. Højlegeret stål (med et højt indhold af nikkel, krom, wolfram og andre grundstoffer) smeltes i lysbue- og induktionsovne. Til fremstilling af stål og jernlegeringer til særligt kritiske formål anvendes nye processer - vakuum, elektroslaggeomsmeltning, plasma- og elektronstrålesmeltning osv. Der udvikles metoder til stålsmeltning i kontinuerligt fungerende enheder, der sikrer højkvalitetsmetal og automatisering af stål. processen.
Baseret på jern skabes der materialer, der kan modstå påvirkninger fra høje og lave temperaturer, vakuum og høje tryk, aggressive miljøer, høje vekselspændinger, kernestråling osv. Produktionen af jern og dets legeringer vokser konstant. I 1971 blev 89,3 millioner smeltet i USSR. T støbejern og 121 mio T blive.
L. A. Shvartsman, L. V. Vanyukova.
Jern som kunstnerisk materiale er blevet brugt siden antikken i Egypten (hovedstand fra Tutankhamons grav nær Theben, midten af det 14. århundrede f.Kr., Ashmolean Museum, Oxford), Mesopotamien (dolke fundet nær Carchemish, 500 f.Kr., British Museum, London) , Indien (jernsøjle i Delhi, 415). Siden middelalderen er talrige meget kunstneriske produkter fra jern og stål blevet bevaret i europæiske lande (England, Frankrig, Italien, Rusland osv.) - smedede hegn, dørhængsler, vægbeslag, vejrvinger, brystrammer og lys. Gennemsmedede produkter fremstillet af stænger og produkter fremstillet af strækmetalplader (ofte med glimmerforing) udmærker sig ved deres flade former, en klar lineær grafisk silhuet og er effektivt synlige mod en let og luftig baggrund. I det 20. århundrede Jern bruges til fremstilling af gitre, hegn, gennembrudte indvendige skillevægge, lysestager og monumenter.
T.L.
Jern i kroppen. Jernholdig er til stede i alle dyrs og planters organismer (i gennemsnit ca. 0,02%); det er primært nødvendigt for oxygenmetabolisme og oxidative processer. Der er organismer (såkaldte koncentratorer), der er i stand til at akkumulere det i store mængder (f.eks. jernbakterier - op til 17-20 % F.). Næsten alt fedt i dyre- og planteorganismer er forbundet med proteiner. Mangel på fedt forårsager væksthæmning og symptomer planteklorose, forbundet med nedsat uddannelse klorofyl. Overskydende jern har også en skadelig effekt på planternes udvikling, hvilket for eksempel forårsager sterilitet af risblomster og klorose. I alkaliske jorder dannes jernforbindelser, der er utilgængelige for absorption af planterødder, og planter modtager det ikke i tilstrækkelige mængder; i sur jord går jern over i opløselige forbindelser i overskydende mængder. Når der er mangel eller overskud af assimilerbare jernforbindelser i jorden, kan plantesygdomme opstå over store områder.
Fiber kommer ind i kroppen af dyr og mennesker med mad (de rigeste kilder i det er lever, kød, æg, bælgfrugter, brød, korn, spinat og rødbeder). Normalt får en person 60-110 i deres kost. mg J., hvilket væsentligt overstiger hans daglige behov. Absorption af befrugtning modtaget fra mad sker i den øverste del af tyndtarmen, hvorfra den kommer ind i blodet i en form bundet med proteiner og føres med blodet til forskellige organer og væv, hvor det aflejres i form af en befrugtende proteinkompleks - ferritin. Hoveddepotet af fedt i kroppen er leveren og milten. På grund af jern ferritin sker syntesen af alle kroppens jernholdige forbindelser: luftvejspigment syntetiseres i knoglemarven hæmoglobin, i musklerne - myoglobin, i forskellige væv cytochromer og andre jernholdige enzymer. Fedt udskilles hovedsageligt fra kroppen gennem tyktarmens væg (hos mennesker er der ca. 6-10 mg dag) og i lille grad af nyrerne. Kroppens behov for fedt ændrer sig med alderen og den fysiske tilstand. For 1 kg vægt har børn brug for - 0,6, voksne - 0,1 og gravide kvinder - 0,3 mg J. om dagen. Hos dyr er behovet for fedt ca. (pr. 1 kg tørstof i kosten): for malkekøer - mindst 50 mg, til unge dyr - 30-50 mg, for smågrise - op til 200 mg, til drægtige grise - 60 mg.
V. V. Kovalsky.
I medicin anvendes medicinske præparater af jern (reduceret jern, jernlaktat, jernglycerofosfat, divalent jernsulfat, Blo-tabletter, malatopløsning, feramid, hæmostimulin osv.) til behandling af sygdomme ledsaget af jernmangel i kroppen (. jernmangelanæmi), samt som en generel tonic (efter infektionssygdomme osv.). Isotoper af jern (52 fe, 55 fe og 59 fe) bruges som indikatorer i biomedicinsk forskning og diagnosticering af blodsygdomme (anæmi, leukæmi, polycytæmi osv.).
Lit.: General metallurgy, M., 1967; Nekrasov B.V., Fundamentals of General Chemistry, bind 3, M., 1970; Remi G., Kursus i uorganisk kemi, trans. fra German, bind 2, M., 1966; Brief chemical encyclopedia, bind 2, M., 1963; Levinson N. R., [Produkter fremstillet af ikke-jernholdigt og jernholdigt metal], i bogen: Russian decorative art, bind 1-3, M., 1962-65; Vernadsky V.I., Biogeokemiske essays. 1922-1932, M. - L., 1940; Granik S., Jernmetabolisme i dyr og planter, i samlingen: Microelements, trans. fra engelsk, M., 1962; Dixon M., Webb F., enzymer, trans. fra engelsk, M., 1966; neogi s., jern i det gamle Indien, Calcutta, 1914; ven j. n. jern i oldtiden, l. 1926; frank e. b. gammelt fransk jernværk, kam. (masse), 1950; Lister R., dekorativt smedejernsarbejde i Storbritannien, l., 1960.
download abstrakt
Fordelene ved jern for kroppen
Jerns hovedfunktion i kroppen anses for at være dannelsen af hæmoglobin. Dette er ikke overraskende, fordi det indeholder tre fjerdedele af jernreserver. Men i andre proteinstrukturer er procentdelen af jern relativt lav - omkring 5%.
Hvorfor er hæmoglobin nødvendigt? Et protein, der indeholder en stor mængde jern, binder iltmolekyler, som transporteres gennem blodet til arbejdende væv og organer. Det er grunden til, at et fald i mængden af hæmoglobin i blodet umiddelbart påvirker det generelle velvære og ydeevne. Så selv et lille tab af blod er fyldt med lidelser for kroppen. For atleter kan mangel på jern forringe restitutionen efter intens fysisk aktivitet.
Blandt andre funktioner af jern kan vi nævne følgende:
- Energigenopfyldning af muskler. Den billigste kilde til brændstof til muskler er ilt. Takket være sin transformation gennem en række kemiske reaktioner modtager musklen energi til sammentrækning. Udover ilt bruges også andre energikilder. Disse er fosfater indeholdt i celler - kreatinfosfat og ATP, samt muskel- og leverglykogen. Deres reserver er dog for små til at understøtte arbejde, der varer mere end 1 minut. Kreatinfosfat er nok til arbejde, der varer op til 10 sekunder, ATP - i 2-3 sekunder. Jo højere koncentrationen af hæmoglobin i blodet er, jo mere ilt er det i stand til at levere til arbejdende væv og organer. Men jernmangel kan forårsage muskelspasmer, der forværres i perioder med hvile (søvn, siddende).
- Energigenopfyldning af hjernen. Hjernen har brug for ilt ligesom musklerne. Desuden er jernmangel fyldt med udviklingen af Alzheimers sygdom, demens (erhvervet demens) og andre sygdomme forårsaget af forstyrrelser i hjerneaktiviteten.
- Regulering af kropstemperatur. Denne funktion udføres indirekte af jern. Stabiliteten af jernkoncentrationen i blodet bestemmer tilstrækkeligheden af alle metaboliske processer.
- Styrkelse af immunforsvaret. Mikroelementet er nødvendigt for hæmatopoiesis. Hvide (lymfocytter) og røde (erythrocytter) blodlegemer dannes i nærvær af jern. Førstnævnte er ansvarlige for immunitet, og sidstnævnte forsyner blodet med ilt. Hvis mængden af jern i kroppen er normal, er den i stand til selvstændigt at modstå sygdomme. Så snart jernkoncentrationen falder, gør infektionssygdomme sig gældende.
- Fosterudvikling. Under graviditeten er det vigtigt at indtage nok jern, da noget indtages under hæmatopoiesis hos fosteret. Men jernmangel øger risikoen for for tidlig fødsel, fremkalder undervægt hos nyfødte og udviklingsforstyrrelser.
Hvordan jern interagerer i kroppen
I sig selv garanterer en normal koncentration af jern i kroppen ikke et godt helbred, høj immunitet, fravær af sygdomme og ydeevne. Ikke mindre vigtigt er interaktionen af dette mikroelement med andre stoffer, fordi nogles funktioner kan påvirke andres funktioner negativt.
Undgå at kombinere jern med:
- vitamin E og fosfater: absorptionen af jern er nedsat;
- Tetracyclin og fluorquinoloner: absorptionsprocessen af sidstnævnte hæmmes;
- Calcium: processen med jernabsorption afbrydes;
- mælk, kaffe og te - jernabsorptionen forværres;
- zink og kobber - absorptionsprocessen i tarmene er forstyrret;
- sojaprotein - absorption undertrykkes;
- krom: jern hæmmer dets absorption.
Men ascorbinsyre, sorbitol, fructose og ravsyre forbedrer kroppens optagelse af jern.
Disse nuancer skal tages i betragtning, når du tager jernholdige lægemidler, da du i stedet for at forbedre dit velvære kan få den modsatte effekt.
Jernets rolle i forekomsten og forløbet af forskellige sygdomme
Der er mange sygdomme, hvor indtagelse af fødevarer rig på jern kan forværre situationen.
Mennesker med høje niveauer af jern i deres kroppe er mere udsatte for infektioner, hjertesygdomme og nogle typer kræft (især mænd).
I form af frie radikaler fremkalder jern udviklingen af åreforkalkning. Det samme gælder reumatoid arthritis. Brugen af jern i denne sygdom fremkalder betændelse i leddene.
I tilfælde af individuel jernintolerance forårsager indtagelse af visse fødevarer halsbrand, kvalme, forstoppelse og diarré.
Under graviditet øger overskydende jern risikoen for at udvikle patologi i moderkagen (oxidation af frie radikaler øges, hvilket resulterer i mitokondriers død - ilt-"depoterne" af celler).
Med patologiske lidelser i jernabsorption øges risikoen for hæmokromatose - ophobning af jern i de indre organer (lever, hjerte, bugspytkirtel).
Hvilke fødevarer indeholder jern?
Jernreserverne genopbygges gennem fødevarer af animalsk og vegetabilsk oprindelse. Førstnævnte indeholder "hæm" jern, sidstnævnte - "ikke-hæm".
For at absorbere hæm indtager de produkter af animalsk oprindelse - kalvekød, oksekød, svinekød, kaninkød og indmad (lever, nyrer). For at få fordelene ved ikke-hæm-vitaminer skal du indtage C-vitamin samtidig med jernholdige fødevarer.
Rekordholderne for jernindhold er følgende produkter af vegetabilsk oprindelse, mg Fe2+:
- jordnødder - 200 g produkt indeholder 120;
- sojabønner - pr 200 g produkt - 8,89;
- kartofler - pr 200 g produkt - 8,3;
- hvide bønner - pr 200 g produkt - 6,93;
- bønner - pr 200 g produkt - 6,61;
- linser - pr 200 g produkt - 6,59;
- spinat - i 200 g produkt - 6,43;
- rødbeder (toppe) - pr. 200 g produkt - 5,4;
- kikærter - pr. 100 g produkt - 4,74;
- Rosenkål – pr. 200 g produkt – 3,2;
- hvidkål - pr 200 g produkt - 2,2;
- grønne ærter – pr. 200 g produkt – 2.12.
Blandt korn er det bedre at inkludere havregryn og boghvede, fuldkornsmel og hvedespirer i kosten. Urter inkluderer timian, sesam (sesam). Meget jern findes i tørrede porcini-svampe og kantareller, abrikoser, ferskner, æbler, blommer og kvæde. Og også figner, granatæble og tørrede frugter.
Blandt animalske produkter findes jernreserver i oksekødets nyrer og lever, fisk og æg (blomme). I kødprodukter - kalvekød, svinekød, kanin, kalkun. Fisk og skaldyr (muslinger, snegle, østers). Fisk (makrel, lyserød laks).
Jern absorption
Interessant nok, når man spiser kødprodukter, absorberes jern med 40-50%, og når man spiser fiskeprodukter - med 10%. Rekordholderen for jernoptagelse er leveren fra dyr.
Fra plantebaserede fødevarer er procentdelen af jern, der optages, endnu mindre. En person absorberer op til 7% fra bælgfrugter, 6% fra nødder, 3% fra frugt og æg, 1% fra kogte korn.
Råd! Kroppen nyder godt af en kost, der kombinerer produkter af vegetabilsk og animalsk oprindelse. Når man tilsætter 50 g kød til grøntsager, fordobles optagelsen af jern. Når du tilføjer 100 g fisk - tre gange, når du tilføjer frugter, der indeholder C-vitamin - fem gange
Hvordan man bevarer jern i mad og dets kombination med andre stoffer
Når de tilberedes, mister fødevarer nogle af deres næringsstoffer, og jern er ingen undtagelse. Jern i animalske produkter er mere modstandsdygtig over for høje temperaturer. Med grøntsager og frugter er alt mere kompliceret - en del af jernet går over i vandet, hvor maden er tilberedt. Den eneste udvej er at minimere varmebehandlingen af planteprodukter.
For at øge optagelsen af jern skal du spise jernholdige fødevarer sammen med C-vitamin. En halv grapefrugt eller appelsin er nok til, at kroppen kan optage tre gange mere af det. Den eneste advarsel er, at denne regel kun gælder for jernholdige produkter af vegetabilsk oprindelse.
Kosten kræver vitamin A, hvis mangel blokerer for kroppens evne til at bruge jernreserver til at danne røde blodlegemer (røde blodlegemer).
Med mangel på kobber mister jern sin "mobilitet", som et resultat af, at processen med at transportere nyttige stoffer fra "lagre" til celler og organer forstyrres. For at undgå dette skal du inkludere flere bælgfrugter i din kost.
Kombinationen af jern med B-vitaminer: "ydelsen" af sidstnævnte er stærkt forbedret.
Men det er bedre at indtage mejeriprodukter og korn adskilt fra jernholdige fødevarer, da de blokerer for optagelsen af mikroelementet i tarmene.
Dagligt jernbehov
- op til 6 måneder – 0,3;
- 7-11 måneder – 11;
- op til 3 år - 7;
- op til 13 år – 8–10.
Teenagere:
- fra 14 til 18 år (drenge) – 11; piger – 15.
Voksne:
- mænd – 8–10;
- kvinder under 50 år – 15–18; over 50 år – 8–10, gravide – 25–27.
Hvorfor er jernmangel farlig i kroppen?
Mangel på jern i kroppen er farlig på grund af følgende forhold:
- akut anæmi eller anæmi - et fald i koncentrationen af hæmoglobin i blodet, hvilket også reducerer antallet af røde blodlegemer og ændrer deres kvalitative sammensætning. Resultatet af anæmi er et fald i blodets respiratoriske funktion og udviklingen af iltsult i væv. Akut anæmi kan genkendes på bleg hud og øget træthed. Svaghed, almindelig hovedpine og svimmelhed er tegn på jernmangel. Takykardi (hurtigt hjerteslag) og åndenød er tegn på problemer med hjertet og lungerne;
- træthed og muskelsvaghed;
- overdreven menstruationsblødning hos kvinder.
Mangel på jern i kroppen fører til forringelse af huden, skøre negle og hårtab. Hukommelsessvækkelse og øget irritabilitet er tegn på jernmangel. Nedsat ydeevne og konstant døsighed er tegn på iltsult.
Jernmangel kan være forårsaget af følgende faktorer:
- øget blodtab. Grundårsagen til dette scenarie kan være donorblodtransfusion, overdreven blødning hos kvinder og bløddelsskade;
- intens aerob og aerob styrke fysisk aktivitet (dem der udvikler udholdenhed). Under sådanne øvelser skal røde blodlegemer transportere ilt hurtigere, hvilket resulterer i, at det daglige hæmoglobinforbrug næsten kan fordobles;
- aktiv mental aktivitet. Under kreativt arbejde forbruges ikke kun jernreserver aktivt, men også glykogen lagret i leveren og musklerne;
- sygdomme i mave-tarmkanalen: gastritis med lav surhedsgrad, duodenalsår, skrumpelever, autoimmune tarmsygdomme fremkalder dårlig absorption af jern.
Sådan genopretter du hurtigt jernmangel
For at kompensere for jernmangel i kroppen anbefaler ernæringseksperter at indtage fødevarer af vegetabilsk og animalsk oprindelse. Førstnævnte er en kilde til såkaldt "ikke-hæm"-jern, det vil sige jern, der ikke er en del af hæmoglobin. I sådanne produkter er jern normalt kombineret med C-vitamin.
De bedste måder at genopbygge jernmangel på er fødevarer uden hæm, såsom bælgfrugter og grønne bladgrøntsager, samt fuldkorn.
"Heme"-produkter indeholder jern, som er en del af hæmoglobin. De største hæmoglobinreserver er karakteristiske for alle fødevarer af animalsk oprindelse såvel som fisk og skaldyr. I modsætning til "ikke-hæm"-produkter genopbygger "heme"-produkter jernreserverne hurtigere, da kroppen lettere absorberer dem.
Råd! På trods af at "heme"-produkter absorberes hurtigere af kroppen, bør du ikke lade dig rive med af dem. For at genopbygge jernlagrene er det bedst at kombinere vegetabilske og animalske fødevarer, såsom grønne bladgrøntsager og rødt kød.
Det er dog vigtigt at huske madlavningens hemmeligheder, fordi den endelige procentdel af jern i maden afhænger af madlavningsmetoderne. F.eks. mister fuldkorn omkring 75 % af deres jernreserver under forarbejdning. Derfor har fuldkornsmel stort set ingen fordele for kroppen. Omtrent det samme sker, når man tilbereder mad af vegetabilsk oprindelse ved kogning - en del af jernet bliver i vandet. Hvis du koger spinat i 3 minutter, vil der ikke være mere end 10 % af dine jernreserver tilbage.
Hvis du ønsker at få mest muligt ud af plantebaserede fødevarer, så prøv at undgå langvarig madlavning og minimer mængden af vand. Den ideelle tilberedningsmetode er dampet.
Med produkter af animalsk oprindelse er alt meget enklere - jern, som er en del af hæmoglobin, er meget modstandsdygtigt over for varmebehandling.
Hvad du skal vide om overskydende jern i kroppen
Det ville være uretfærdigt at antage, at sundhedsfaren udelukkende skyldes jernmangel. Dens overskud er også fyldt med ubehagelige symptomer. På grund af overdreven ophobning af jern i kroppen forstyrres funktionen af mange funktionelle systemer.
Årsager til overdosering. Oftest er årsagen til en øget koncentration af et mikroelement en genetisk fejl, som et resultat af, at absorptionen af jern i tarmene øges. Mindre almindeligt, store mængder blodtransfusion og ukontrolleret brug af jernholdige lægemidler. Sidstnævnte sker, når du selvstændigt øger dosis af et jernholdigt lægemiddel, når du glemmer den næste dosis.
Når der er overskydende jern i kroppen, sker dette normalt:
- hudpigmenteringsændringer (symptomer forveksles ofte med hepatitis) - håndflader og armhuler bliver gule, gamle ar bliver mørkere. Sklera, mundhule og tunge får også en gullig farvetone;
- hjerterytmen er forstyrret, leveren forstørres;
- appetit falder, træthed øges, hovedpineanfald bliver hyppigere;
- funktionen af fordøjelsesorganerne er forstyrret - kvalme og opkastning veksler med diarré, ømme smerter vises i maveområdet;
- immunitet falder;
- sandsynligheden for at udvikle infektiøse og tumorpatologier øger for eksempel lever- og tarmkræft, såvel som udviklingen af leddegigt.
Præparater indeholdende jern
Jernpræparater omfatter medicin, der indeholder salte og komplekser af mikroelementforbindelser, såvel som dets kombinationer med andre mineraler.
For at undgå patologiske tilstande og komplikationer bør jernholdige lægemidler kun tages som foreskrevet af en læge efter en række tests. Ellers kan overskydende jern føre til forstyrrelse af hjerte, lever, mave, tarme og hjerne.
- vask med en lille mængde vand;
- uforenelig med calciumtilskud, Tetracyclin, Levomycetin, samt antacida (Almagel, Phosphalugel, etc.);
- taget i strenge doser. Hvis den næste dosis af lægemidlet af en eller anden grund glemmes, forbliver den næste dosis uændret. En overdosis af jern (300 milligram pr. dag) kan være dødelig;
- Minimumsforløbet er to måneder. I løbet af den første måned normaliseres niveauet af hæmoglobin og røde blodlegemer. I fremtiden er det at tage medicin rettet mod at genopbygge jernreserver (fylde "depotet"). Dosis reduceres i løbet af den anden måned.
Det skal huskes, at selv om alle forholdsregler tages, kan indtagelse af jernholdige lægemidler forårsage bivirkninger såsom rødmen i huden, kvalme, appetitløshed, døsighed, hovedpine, fordøjelsesforstyrrelser (forstoppelse, diarré, tarmkolik, halsbrand og bøvsen) , metallisk smag i munden. I nogle tilfælde kan tænderne blive mørkere (mundhulen indeholder svovlbrinte, som ved vekselvirkning med jern omdannes til jernsulfid).
Råd! For at undgå mørkfarvning af tænder (især vigtigt ved caries) skal munden skylles umiddelbart efter indtagelse af jernholdige præparater. Hvis lægemidlet er tilgængeligt i flydende doseringsform, er det bedst at tage det gennem et sugerør. Hvis nogen af disse symptomer opstår, skal medicinen stoppes med det samme
En oversigt over jernholdige produkter er givet nedenfor.
Blandt de hyppigst ordinerede jernpræparater er Conferon, Feracryl, Ferrum lek, Gemostimulin. Deres fordele er den mest nøjagtige dosering og minimale bivirkninger.
Doseringen af lægemidlet beregnes individuelt - 2 mg pr. 1 kg af patientens kropsvægt (men ikke mere end 250 mg pr. dag). For bedre absorption tages medicin sammen med mad, med en lille mængde væske.
Positive ændringer (en stigning i antallet af retikulocytter) diagnosticeres inden for en uge efter, at du er begyndt at tage medicinen. Efter yderligere to til tre uger stiger hæmoglobinkoncentrationen.
| Et stof | Frigivelsesformular | Forbindelse |
| Hemoferprolongatum | Filmovertrukne tabletter, der vejer 325 mg | Jernsulfat, i én tablet – 105 mg Fe2+ |
| Tardiferon | Langtidsvirkende tabletter | Mukoproteose og ascorbinsyre, i én tablet – 80 mg Fe2+ |
| Ferrogluconat og Ferronal | Tabletter 300 mg | Jerngluconat, pr. tablet – 35 mg Fe2+ |
| Ferrogradumet | Filmovertrukne tabletter | Jernsulfat plus plastikmatrix – gradumet, i én tablet – 105 mg Fe2+ |
| Heferol | 350 mg kapsler | Fumarsyre, en tablet – 100 mg Fe2+ |
| Aktiferrin | Kapsler, orale dråber, sirup | Jernsulfat, D, L-serin (kapsler og orale dråber) og jernsulfat, D, L-serin, glucose, fructose, kaliumsorbat (sirup). I 1 kapsel og 1 ml sirup - 38,2 mg Fe2+, i 1 ml dråber, i 1 ml sirup - og 34,2 mg Fe2+ |
| Gemsineral-TD | Kapsler | Mikrogranulat af jernfumarat, folinsyre, cyanocobalamin. En kapsel – 67 mg Fe2+ |
| Gyno-tardiferon | Piller | Jernsulfat, folinsyre og ascorbinsyre, mucoproteose. En tablet indeholder 80 mg Fe2+ |
| Globiron | Gelatinekapsler 300 mg | Jernfumarat, vitamin B6, B12, folinsyre, natrium docusate. En kapsel – 100 mg Fe2+ |
| Ranferon-12 | 300 mg kapsler | Jernfumarat, ascorbinsyre og folinsyre, cyanocobalamin, zinksulfat, jernammoniumcitrat. En kapsel – 100 mg Fe2+ |
| Sorbiferdurules | Filmovertrukne tabletter med forlænget frigivelse af jernioner | Jernsulfat, ascorbinsyre, matrix (duruler). En tablet indeholder 100 mg Fe2+ |
| Totema | Oral opløsning i ampuller på 10 ml | Jerngluconat, mangan, kobber, samt benzoat, natriumcitrat og saccharose. En ampul – 50 mg Fe2+ |
| Heferol | 350 mg kapsler | Fumarsyre. En kapsel – 100 mg Fe2+ |
| Fenyuls | Kapsler | Jernsulfat, folinsyre og ascorbinsyre, thiamin. Og også riboflavin, cyanocobalamin, pyridoxin, fructose, cystein, calciumpantothenat, gær. En kapsel – 45 mg Fe2+ |
Kontraindikationer til at tage jernholdige lægemidler
|
|
|
|
|
|
Betingede kontraindikationer: |
|
|
|
Jerninjektioner og deres egenskaber er beskrevet nedenfor. Ud over jernholdige kapsler og tabletter ordineres injektioner. Deres brug er nødvendig, når:
- kroniske patologier i fordøjelsessystemet, ledsaget af reduceret absorption af jern. Diagnoser: pancreatitis (betændelse i bugspytkirtlen), malabsorptionssyndrom, cøliaki, enteritis;
- ulcerøs colitis af uspecifik karakter;
- intolerance over for jernsalte eller overfølsomhed med allergiske manifestationer;
- mavesår i maven og tolvfingertarmen i perioder med eksacerbation;
- postoperativ periode efter fjernelse af en del af maven eller tyndtarmen.
Fordelen ved injektioner er den hurtige og maksimale mætning med jern sammenlignet med andre former for frigivelse af lægemidler.
Vigtig! Når du tager tabletter og kapsler, bør den maksimale dosis ikke overstige 20-50 mg (letalt udfald er muligt, når du tager 300 mg jern). Ved injektion anses den maksimale dosis for at være 100 mg jern.
Bivirkninger ved indgivelse af jern ved injektion: komprimering (infiltrater) af væv på stedet for lægemiddeladministration, flebitis, bylder, allergisk reaktion (i værste fald udvikles der straks anafylaktisk shock), dissemineret intravaskulært koagulationssyndrom, jernoverdosis.
Typer af lægemidler er vist i tabellen
| Et stof | Frigivelsesformular | Forbindelse |
| Ferrum Lek (intramuskulær) | Ampuller 2 ml | Jernhydroxid og dextran. En ampul – 100 mg Fe2+ |
| Venofer (intravenøs) | Ampuller 5 ml | Jernhydroxid saccharosekomplekser. En ampul – 100 mg Fe2+ |
| Ferkoven (intravenøst) | Ampuller 1 ml | Jernsaccharat, kulhydratopløsning og koboltgluconat. En ampul – 100 mg Fe2+ |
| Jectofer (intramuskulær) | Ampuller 2 ml | Jern-sorbitol-citronsyrekompleks |
| Ferrlecite (opløsning – intramuskulær, ampuller – intravenøs) | Injektionsvæske, opløsning i ampuller på 1 og 5 ml | Jern gluconat kompleks |
| Ferbitol (intramuskulært) | Ampuller 1 ml | Jernsorbitol kompleks |
DEFINITION
Jern- det sjetteogtyvende element i det periodiske system. Betegnelse - Fe fra det latinske "ferrum". Beliggende i den fjerde periode, VIIIB gruppe. Henviser til metaller. Atomladningen er 26.
Jern er det mest almindelige metal på kloden efter aluminium: Det udgør 4 % (vægt) af jordskorpen. Jern findes i form af forskellige forbindelser: oxider, sulfider, silikater. Jern findes kun i sin frie tilstand i meteoritter.
De vigtigste jernmalme omfatter magnetisk jernmalm Fe 3 O 4 , rød jernmalm Fe 2 O 3 , brun jernmalm 2Fe 2 O 3 × 3H 2 O og sparteljernsmalm FeCO 3 .
Jern er et sølvagtigt (fig. 1) duktilt metal. Den egner sig godt til smedning, valsning og andre former for bearbejdning. Jerns mekaniske egenskaber afhænger stærkt af dets renhed - af indholdet af selv meget små mængder af andre elementer i det.
Ris. 1. Jern. Udseende.
Atom- og molekylmasse af jern
Relativ molekylvægt af stoffet(M r) er et tal, der viser, hvor mange gange massen af et givet molekyle er større end 1/12 massen af et carbonatom, og relativ atommasse af et grundstof(A r) - hvor mange gange den gennemsnitlige masse af atomer af et kemisk grundstof er større end 1/12 af massen af et kulstofatom.
Da jern i den frie tilstand eksisterer i form af monoatomiske Fe-molekyler, falder værdierne af dets atom- og molekylmasser sammen. De er lig med 55.847.
Allotropi og allotropiske modifikationer af jern
Jern danner to krystallinske modifikationer: α-jern og γ-jern. Den første af dem har et kropscentreret kubisk gitter, den anden har et ansigtscentreret kubisk gitter. α-jern er termodynamisk stabilt i to temperaturområder: under 912 o C og fra 1394 o C til smeltepunktet. Jerns smeltepunkt er 1539 ± 5 o C. Mellem 912 o C og fra 1394 o C er y-jern stabilt.
Temperaturområderne for stabilitet af α- og γ-jern bestemmes af arten af ændringen i Gibbs-energien for begge modifikationer med temperaturændringer. Ved temperaturer under 912 o C og over 1394 o C er Gibbs-energien for α-jern mindre end Gibbs-energien for γ-jern, og i området 912 - 1394 o C er den større.
Isotoper af jern
Det er kendt, at jern i naturen kan findes i form af fire stabile isotoper 54 Fe, 56 Fe, 57 Fe og 57 Fe. Deres massetal er henholdsvis 54, 56, 57 og 58. Kernen i et atom i jernisotopen 54 Fe indeholder seksogtyve protoner og otteogtyve neutroner, og de resterende isotoper adskiller sig kun fra den i antallet af neutroner.
Der er kunstige isotoper af jern med massetal fra 45 til 72, samt 6 isomere tilstande af kerner. Den længstlevende blandt ovenstående isotoper er 60 Fe med en halveringstid på 2,6 millioner år.
Jernioner
Den elektroniske formel, der demonstrerer orbitalfordelingen af jernelektroner, er som følger:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 .
Som følge af kemisk interaktion opgiver jern sine valenselektroner, dvs. er deres donor og bliver til en positivt ladet ion:
Fe0-2e → Fe2+;
Fe 0 -3e → Fe 3+.
Jernmolekyle og atom
I den frie tilstand eksisterer jern i form af monoatomiske Fe-molekyler. Her er nogle egenskaber, der karakteriserer jernatomet og molekylet:
Jern legeringer
Indtil 1800-tallet var jernlegeringer hovedsageligt kendt for deres legeringer med kulstof, kaldet stål og støbejern. Men senere blev der skabt nye jernbaserede legeringer indeholdende krom, nikkel og andre grundstoffer. I øjeblikket er jernlegeringer opdelt i kulstofstål, støbejern, legeret stål og stål med særlige egenskaber.
I teknologien kaldes jernlegeringer normalt jernholdige metaller, og deres produktion kaldes jernholdige metallurgi.
Eksempler på problemløsning
EKSEMPEL 1
| Dyrke motion | Stoffets grundstofsammensætning er som følger: massefraktionen af jernelementet er 0,7241 (eller 72,41%), massefraktionen af oxygen er 0,2759 (eller 27,59%). Udled den kemiske formel. |
| Løsning | Massefraktionen af grundstof X i et molekyle med sammensætningen NX beregnes ved hjælp af følgende formel: ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Lad os betegne antallet af jernatomer i molekylet med "x", antallet af oxygenatomer med "y". Lad os finde de tilsvarende relative atommasser af grundstofferne jern og oxygen (vi vil afrunde værdierne af de relative atommasser taget fra D.I. Mendeleevs periodiske system til hele tal). Ar(Fe) = 56; Ar(O) = 16. Vi opdeler det procentvise indhold af grundstoffer i de tilsvarende relative atommasser. Således vil vi finde sammenhængen mellem antallet af atomer i forbindelsens molekyle: x:y= ω(Fe)/Ar(Fe): ω(O)/Ar(O); x:y = 72,41/56: 27,59/16; x:y = 1,29: 1,84. Lad os tage det mindste tal som ét (dvs. dividere alle tal med det mindste tal 1,29): 1,29/1,29: 1,84/1,29; Derfor er den enkleste formel for kombinationen af jern og oxygen Fe 2 O 3. |
| Svar | Fe2O3 |
Rent jern opnås ved forskellige metoder. Den vigtigste metode er den termiske nedbrydning af jernpentacarbonyl (se § 193) og elektrolyse af vandige opløsninger af dets salte.
I fugtig luft ruster jern hurtigt, det vil sige, at det bliver dækket af en brun belægning af hydreret jernoxid, som på grund af dets sprødhed ikke beskytter jernet mod yderligere oxidation. I vand korroderer jern intenst; Med rigelig adgang til ilt dannes hydratformer af jern(III)oxid:
Når der er mangel på ilt, eller når det er vanskeligt at få adgang til det, dannes der blandet oxid Fe 3 O 4 (FeO Fe 2 O 3):
Jern opløses i saltsyre af enhver koncentration:
Opløsning i fortyndet svovlsyre sker på samme måde:
I koncentrerede opløsninger af svovlsyre oxideres jern til jern(III):
Men i svovlsyre, hvis koncentration er tæt på 100%, bliver jern passivt, og der sker praktisk taget ingen interaktion.
Jern opløses i fortyndede og moderat koncentrerede opløsninger af salpetersyre:
Ved høje koncentrationer af HNO 3 sænkes opløsningen, og jern bliver passivt.
Jern er karakteriseret ved to serier af forbindelser: jern(II)-forbindelser og jern(III)-forbindelser. Den første svarer til jern(II)oxid eller jernoxid, FeO, den anden - til jern(III)oxid eller jernoxid, Fe 2 O 3.
Desuden kendes salte af jernsyre H 2 FeO 4, hvor jernets oxidationstilstand er +6.
Jern(II)-forbindelser.
Jern(II)salte dannes, når jern opløses i andre fortyndede syrer end salpetersyre. Den vigtigste af dem er jern(II)sulfat, eller ferrosulfat, FeSO 4 · 7H 2 O, som danner lysegrønne krystaller, der er meget opløselige i vand. I luften eroderer jernsulfat gradvist og oxiderer samtidig fra overfladen og bliver til et gulbrunt basisk jern(III)salt.
Jern(II)sulfat fremstilles ved at opløse stålrester i 20-30% svovlsyre:
Jern(II)sulfat bruges til at bekæmpe planteskadedyr, til fremstilling af blæk og mineralsk maling og til tekstilfarvning.
Når jernsulfat opvarmes, frigives vand, og der opnås en hvid masse af vandfrit salt FeSO 4. Ved temperaturer over 480°C nedbrydes det vandfri salt og frigiver svovldioxid og svovltrioxid; sidstnævnte i fugtig luft danner tunge hvide dampe af svovlsyre:
Når en opløsning af et jern(II)salt reagerer med en alkali, udfældes et hvidt bundfald af jern(II)hydroxid Fe(OH) 2, som i luften på grund af oxidation hurtigt får en grønlig og derefter brun farve, der bliver til jern (III) hydroxid.
Vandfrit jern(II)oxid FeO kan opnås i form af et sort, let oxideret pulver ved at reducere jern(III)oxid med carbon(II)oxid ved 500°C:
Alkalimetalcarbonater udfælder hvidt jern(II)carbonat FeCO 3 fra opløsninger af jern(II)salte. Når det udsættes for vand, der indeholder CO 2, omdannes jerncarbonat, ligesom calciumcarbonat, delvist til det mere opløselige sure salt Fe(HCO 3) 2 . Jern findes i form af dette salt i naturlige jernholdige farvande.
Jern (II) salte kan let omdannes til jern (III) salte ved indvirkning af forskellige oxidationsmidler - salpetersyre, kaliumpermanganat, klor, for eksempel:
På grund af deres evne til let at oxidere, bruges jern(II)salte ofte som reduktionsmidler.
Jern (III) forbindelser.
Jern (III) chlorid FeCl 3 er en mørkebrun krystal med en grønlig nuance. Dette stof er meget hygroskopisk; absorberer fugt fra luften, bliver det til krystallinske hydrater, der indeholder varierende mængder vand og spreder sig i luften. I denne tilstand har jern (III) chlorid en brun-orange farve. I en fortyndet opløsning hydrolyseres FeCl3 til basiske salte. I damp har jern(III)chlorid en struktur svarende til aluminiumchlorids (s. 615) og svarer til formlen Fe 2 Cl 6 ; mærkbar dissociation af Fe 2 Cl 6 til FeCl 3-molekyler begynder ved temperaturer omkring 500°C.
Jern(III)chlorid bruges som koaguleringsmiddel i vandrensning, som katalysator ved syntese af organiske stoffer og i tekstilindustrien.
Jern (III) sulfat Fe 2 (SO 4) 3 - meget hygroskopiske, hvide krystaller, der diffunderer i luften. Danner krystallinsk hydrat Fe 2 (SO 4) 3 · 9H 2 O (gule krystaller). I vandige opløsninger er jern(III)sulfat stærkt hydrolyseret. Med alkalimetal- og ammoniumsulfater danner det dobbeltsalte - alun, for eksempel ferriammoniumalun (NH 4) Fe (SO 4) 2 · 12H 2 O - lyse lilla krystaller, der er meget opløselige i vand. Ved opvarmning til over 500°C nedbrydes jern(III)sulfat ifølge ligningen:
Jern(III)sulfat anvendes ligesom FeCl 3 som koaguleringsmiddel ved vandrensning samt til ætsning af metaller. En opløsning af Fe 2 (SO 4) 3 er i stand til at opløse Cu 2 S og CuS for at danne kobber(II) sulfat, dette bruges i den hydrometallurgiske fremstilling af kobber.
Når alkalier virker på opløsninger af jern(III)-salte, udfældes rødbrunt jern(III)hydroxid Fe(OH) 3, uopløseligt i overskud af alkali.
Jern(III)hydroxid er en svagere base end jern(II)hydroxid dette kommer til udtryk ved, at jern(III)salte er stærkt hydrolyseret, og med svage syrer (f.eks. kulsyre, svovlbrinte) Fe(OH) 3; der dannes ikke salte. Hydrolyse forklarer også farven på opløsninger af jern(III)-salte: på trods af at Fe 3+ er næsten farveløs, er opløsninger, der indeholder det, farvet gul-brune, hvilket forklares ved tilstedeværelsen af hydroxoioner af jern eller Fe(OH) ) 3 molekyler, som dannes ved hydrolyse:
Ved opvarmning bliver farven mørkere, og når der tilsættes syrer, bliver den lysere på grund af undertrykkelsen af hydrolyse.
Når det brændes, bliver jern(III)hydroxid, der taber vand, til jern(III)oxid eller jernoxid, Fe 2 O 3. Jern(III)oxid forekommer naturligt i form af rød jernmalm og bruges som brun maling - rødt bly eller mumie.
En karakteristisk reaktion, der adskiller jern(III)salte fra jern(II)salte, er virkningen af kaliumthiocyanat KSCN eller ammoniumthiocyanat NH 4 SCN på jernsalte. En opløsning af kaliumthiocyanat indeholder farveløse SCN-ioner, som kombineres med Fe(III)-ioner og danner blodrødt, svagt dissocieret jern(III)thiocyanat Fe(SCN) 3 . Når den interagerer med thiocyanater af jern(II)-ioner, forbliver opløsningen farveløs.
Jerncyanidforbindelser. Når opløsninger af jern(II)salte udsættes for opløselige cyanider, for eksempel kaliumcyanid, opnås et hvidt bundfald af jern(II)cyanid:
I et overskud af kaliumcyanid opløses bundfaldet på grund af dannelsen af det komplekse salt K 4 af kaliumhexacyanoferrat (II)
Kaliumhexacyanoferrat(II) K 4 ·3H 2 O krystalliserer i form af store lysegule prismer. Dette salt kaldes også gult blodsalt. Når saltet opløses i vand, opløses det til kaliumioner og ekstremt stabile komplekse 4-ioner. I praksis indeholder en sådan opløsning slet ikke Fe 2+ ioner og giver ikke reaktioner, der er karakteristiske for jern(II).
Kaliumhexacyanoferrat (II) fungerer som et følsomt reagens for jern (III) ioner, da 4- ioner, der interagerer med Fe 3+ ioner, danner et vanduopløseligt salt af jern (III) hexacyanoferrat (III) Fe 4 3 af en karakteristik blå farve; Dette salt kaldes preussisk blå:
Preussisk blå bruges som maling.
Når klor eller brom virker på en opløsning af gult blodsalt, oxideres dets anion og bliver til 3-
Saltet K3, der svarer til denne anion, kaldes kaliumhexacyanoferrat(III), eller rødt blodsalt. Det danner røde vandfri krystaller.
Hvis du tilfører kaliumhexacyanoferrat(III) til en opløsning af jern(II)salt, får du et bundfald af hexacyanoferrat(III), jern(I) (Turnboole blue), som ligner meget preussisk blå, men har en anden sammensætning :
Med jern (III) salte danner K 3 en grønlig-brun opløsning.
I de fleste andre komplekse forbindelser, som i de betragtede cyanoferrater, er koordinationstallet for jern(II) og jern(III) seks.
Ferriter. Når jern(III)oxid smeltes sammen med natrium- eller kaliumcarbonater, dannes ferriter - salte af jern(III)syre HFeO 2 ikke opnået i fri tilstand, for eksempel natriumferrit NaFeO 2:
Når legeringen er opløst i vand, fås en rødviolet opløsning, hvorfra det vanduopløselige bariumferrat BaFeO 4 kan udfældes ved indvirkning af bariumchlorid.
Alle ferrater er meget stærke oxidationsmidler (stærkere end permanganater). Jernsyre H 2 FeO 4 svarende til ferrater og dets anhydrid FeO 3 i fri tilstand er ikke opnået.
Jerncarbonyler. Jern danner flygtige forbindelser med kulilte kaldet jerncarbonyler. Jernpentacarbonyl Fe(CO) 5 er en bleggul væske, der koger ved 105°C, uopløselig i vand, men opløselig i mange organiske opløsningsmidler. Fe(CO)5 opnås ved at føre CO over jernpulver ved 150-200°C og et tryk på 10 MPa. Urenhederne i jern reagerer ikke med CO, hvilket resulterer i et meget rent produkt. Ved opvarmning i vakuum nedbrydes jernpentacarbonyl til jern og CO; dette bruges til at fremstille højrent pulveriseret jern - carbonyljern (se § 193).
Naturen af kemiske bindinger i Fe(CO) 5-molekylet er diskuteret på side 430.
| <<< Назад
|
Frem >>> |