دانستنی ها درباره فلز آهن | همه چیز در مورد فلز آهن، ویژگی ها و کاربرد آن

فلز آهن دارای نماد Fe و عدد اتمی 26 است و از نظر جرم بزرگترین عنصر کره ی زمین است، چون قسمت بزرگی از هسته و هسته داخلی سیاره را تشکیل می دهد. فلز آهن چهارمین عنصر رایج روی زمین است که به صورت سنگ آهن از زمین استخراج می شود و بعد از ذوب شدن در کوره ها و تولید آلیاژهای مختلف از آن در بسیاری از صنایع به کار می رود. آهن در برابر آب و اکسیژن واکنش نشان می دهد و به اکسید آهن هیدرات شده تبدیل می شود. در این صورت به عنوان زنگ شناخته می شود. در ادامه اطلاعاتی در مورد فلز آهن در اختیار شما قرار می دهیم. با ما همراه باشید.

تاریخچه فلز آهن

اولین آهن شکل گرفته و استفاده شده توسط انسان در دوره قبل از تاریخ، از شهاب سنگ ها بوده است. همچنین ذوب آهن در کوره ها به هزاره ی دوم قبل از میلاد بر می گردد. چدن برای اولین بار حدود 550 سال قبل از میلاد تولید شد. استفاده کامل از فلز آهن و تولیدات فرآوری آن در دوران قرون وسطا رخ داد. در دوران باستان فولاد که در مقایسه با چدن کربن کمتر و آهن شکل یافته بیشتری دارد، برای اولین بار تولید شد. با گذشت زمان روش های جدیدی برای تولید آهن و فولاد به وجود آمد.

مطلب مشابه: خواص الماس چیست + اطلاعات و دانستنی های علمی در مورد الماس و فواید آن برای زیبایی و سلامت

ویژگی های فلز آهن

آهن به دلیل داشتن برخی ویژگی ها و خواص، به یکی از مواد ساختمانی و صنعتی بسیار با ارزش تبدیل شده است. مهم ترین ویژگی های فلز آهن عبارتند از:

• آهن در اسیدهای رقیق حل می شود.
• آهن می تواند تحت فشار تغییر شکل دهد و به راحتی شکل می گیرد و به دلیل داشتن این ویژگی برای فرآیندهای صنعتی و ساخت و سازهای مختلف بسیار پر کاربرد است.
• آهن رسانای برق و گرما است.
• سولفید آهن به دلیل درخشش طلایی که دارد، به عنوان طلای تقلبی شناخته می شود.
• این عنصر هزینه پایینی دارد و به دلیل مقرون به صرفه بودن، برای بسیاری از صنایع در سراسر جهان بسیار ارزشمند است.
• فلز آهن دارای سطحی صاف و رنگ نقره ای براق مایل به خاکستری است که بعد از واکنش با اکسیژن زنگ می زند و به رنگ قرمز یا قهوه ای در می آید.
• آهن به دلیل اکسید شدن در حضور اکسیژن و رطوبت، به ندرت به صورت خالص بر روی سطح زمین پیدا می شود.
• فلز آهن یک رسانای قوی برای برق و حرارت است، به همین دلیل در ساختارهای الکترونیکی و صنایع حرارتی به صورت گسترده استفاده می شود.
• آهن دارای قابلیت اتصال و اسکرو است و به راحتی با مواد دیگر و قطعات متصل می شود.
• آهن قابلیت ذوب شدن در دماهای بالا را دارد و می تواند حرارت را به خوبی جذب کند، به مدت زمان طولانی نگه دارد و در نهایت انتقال دهد.
• برای به دست آوردن فلز آهن، باید اکسیژن از سنگ معدن های طبیعی مانند سنگ آهن توسط کاهش شیمیایی حذف شود.
• آهن یکی از فلزات بسیار مقاوم است و می تواند فشارهای سنگین و انواع ضربه ها را تحمل کند.
• این فلز بر خلاف فلزات دیگر در ترکیب با جیوه، آمالگام تولید نمی کند.

مطلب مشابه: اطلاعات علمی درباره فضا؛ دانستنی ها و مقاله جالب درباره فضا

کاربردهای آهن

فلز آهن بیشترین کاربرد را در بین تمامی فلزات دارد و 95 درصد از آلیاژ کل فلزات تولید شده را تشکیل می دهد. همچنین تولید آهن با وجود هزینه کم بسیار به صرفه است.

قیمت پایین و استحکام بالای آهن باعث می شود که وسایل ساخته شده با آن مقاومت زیادی در برابر استرس و انتقال نیرو داشته باشند به همین دلیل بخش اصلی تولیدات ماشین ها ، ابزار آلات ، میله های تقویت بتن، ریل ها ، اتومبیل ، چارچوب بارگیری ساختمان ها و بدنه کشتی های بزرگ از آهن ساخته شده است.

آهن خالص کاملا نرم است و برای ایجاد استحکام و تولید فولاد معمولا با عناصر آلیاژی ترکیب می شود. از آهن خالص برای اندازه گیری کالیبراسیون یا مقایسه تست ها استفاده می شود.

حقایقی درباره فلز آهن

• چدن برای نخستین بار 550 سال پیش از میلاد در چین تولید شد و در قرون وسطی در اروپا برای تولید زیور آلات به کار می رفت.
• فولاد برای اولین بار در دوران باستان تولید شد.
• آهن ویژگی های مشترک زیادی با فلزات دیگر گروه 8 جدول تناوبی از جمله روتینیم و اسمیوم دارد.
• Fe در ترکیب با آب و اکسیژن طیف گسترده ای از اکسیداسیون از -2 تا +7 را ایجاد میکند.
• اولین اشیا آهنی در دوره قبل از تاریخ از شهاب سنگ ها به دست آمده بودند.
• حدود 4 گرم ( 0.005 درصد ) از وزن بدن یک انسان بالغ را Fe تشکیل می دهد که بیشتر در هموگلوبین و میوگلوبین متمرکز شده است. این پروتئین ها نقش بسیار مهمی در متابولیسم مهره داران دارند و به ترتیب برای انتقال اکسیژن توسط خون و ذخیره اکسیژن در عضلات استفاده می شوند.
• این عنصر بسیاری از ترکیبات کئوردیناسیون را به وجود می آورد که برخی از آن ها مانند فروسن ، فریو کسالان و آبی پروس ، کاربردهای مهمی در صنعت و پزشکی و تحقیقات دارند.
• در حال حاضر ، آلیاژهای آهن از جمله فولاد و چدن به دلیل خاصیت مکانیکی و هزینه ساخت پایین ، متداول ترین فلزات صنعتی هستند.
• آهن موجود در شهاب سنگ ها نرم و چدنی است اما به دلیل ترکیب نیکل در آن می تواند شکننده باشد.
• فلز آهن برای فعالیت بسیاری از آنزیم های مهم در تنفس سلولی، اکسیداسیون و احیا در گیاهان و حیوانات ضروری است.
• وجود آهن به صورت فلزی در پوسته زمین نادر است و اغلب به شهاب سنگ ها محدود می شود ولی سنگ آهن ، از جمله فراوان ترین سنگ های پوسته زمین است و برای استخراج فلز آهن از آن ها نیاز به کوره هایی داریم که بتواند دمای بالاتر از 1500 درجه سانتی گراد تولید کند.
• حدود 2000 سال قبل از میلاد در اوراسیا، انسان شروع به ذوب آهن کرد و از این عنصر برای ساخت ابزار و اسلحه به عنوان جایگزین آلیاژ مس ، استفاده کرد. توانایی ذوب آهن باعث گذر عصر برنز به عصر آهن شد.
• بعد از روش ذوب آهن ، قرن ها طول کشید تا آهن جایگزین برنز به عنوان فلز برتر برای ساخت ابزار و سلاح شود.

مطلب مشابه: اطلاعات علمی درباره سیاره ها؛ دانستنی های جالب درباره سیاره های منظومه شمسی