24. В нас и вокруг нас?

Физические свойства Железа

Значение Железа в современное технике определяется не только его широким распространением в природе, но и сочетанием весьма ценных свойств. Оно пластично, легко куется как в холодном, так и нагретом состоянии, поддается прокатке, штамповке и волочению. Способность растворять углерод и других элементы служит основой для получения разнообразных железных сплавов.

Железо - важнейший металл современной техники. В чистом виде Железо из-за его низкой прочности практически не используется, хотя в быту "железными" часто называют стальные или чугунные изделия. Основная масса Железа применяется в виде весьма различных по составу и свойствам сплавов. На долю сплавов Железа приходится примерно 95% всей металлической продукции. На основе Железа создаются материалы, способные выдерживать воздействие высоких и низких температур, вакуума и высоких давлений, агрессивных сред, больших переменных напряжений, ядерных излучений и т. п. Производство Железа и его сплавов постоянно растет.

Одним словом, железо незаменимо в промышленных масштабах. Но не только изготовление из него различных предметов быта, сооружение зданий, сложных технических приспособлений и устройств, использование в химических лабораториях и многое-многое другое делает его наиважнейшим элементом для всего живого.

Химические свойства железа

1. Взаимодействие с кислородом:

на воздухе покрывается ржавчиной: 4Fe+3O2 = 2Fe2O3 — оксид железа (3)(условная запись, на самом деле там переменный состав)

при сгорании образуется более окисленная форма: Fe3O4

2. При нагревании реагирует почти со всеми неметаллами:

2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3

3. C кислотными оксидами (или с несолеобразующими) железо проявляет восстановительные свойства:

Fe + CO2 = FeO (оксид железа (2) + CO

3. Взаимодействие с кислотами:

• c кислотами-окислителями:

Fe + HNO3 = Fe(NO3)3 + … см. свойства азотной кислоты — возможны варианты оксидов азота + H2O

2Fe + 6H2SO4(конц) = Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

Fe + H2SO4(разб) = FeSO4 + H2

• с другими кислотами:

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2

Обратите внимание - при взаимодействии с окислителями железо окисляется и образует соединения со степенью окисления +3, при реакциях с обычными кислотами — со степенью окисления +2.

Биологическое значение железа

Железо – элемент, обязательный для адекватной жизнедеятельности человека. Ни одно биологическое существо не смогло бы жить и здравствовать без железа, его содержание в организме и многие важнейшие физиологические процессы напрямую взаимосвязаны.

Всего около 0,005% массы человеческого тела составляет этот металл. Однако важность функции железа в организме переоценить невозможно.

Роль железа в организме человека

Хранение и транспортировка кислорода: в составе эритроцитов находится белок гемоглобин, каждая молекула которого обладает четырьмя атомами железа. Они связывают кислород, который проходит кровеносные сосуды легких, и доставляют его в ткани, забирают углекислый газ и несут назад к легким. Эритроциты вместе с железом живут около 4 месяцев, постоянно обновляясь. В гемоглобине из общих 4 г железа в организме человека находится 2,5 г. Мышечный гемоглобин или миоглобин сохраняет и доставляет кислород в ткани мышц.

Обмен веществ: железо требуется многим ферментам и белкам, контролирующим:

• обмен холестерина;

• разрушение ядовитых веществ печенью;

• процесс кроветворения;

• производство ДНК;

• ответ иммунной системы на бактериальную или вирусную инфекцию;

• окислительно-восстановительные реакции;

• энергетический метаболизм.

Энергия клетки: железо вовлечено в процесс доставки кислорода в энергетические молекулы белка - цитохромы.

Гормоны: железо необходимо для выработки гормонов щитовидной железы, регулирующих обменные процессы.

Иные функции: железо вовлечено в синтез соединительной ткани и определенных передатчиков импульсов мозга, также значимо для поддержания иммунной системы.

Польза железа: ускоряет рост, повышает сопротивляемость заболеваниям, предотвращает железодефицитную анемию, усталость. Восстанавливает хороший тонус кожи.

В организм животных и человека железо поступает с пищей. Наиболее богаты им печень и мясо, в меньшей степени яйца, бобовые, семена тыквы и кунжута, цельнозерновые крупы, а также некоторые виды зелени — тимьян, петрушка, полевой салат. Долгое время список железосодержащих продуктов возглавлял шпинат, ошибочно внесённый из-за опечатки в результатах анализа (был потерян «лишний» ноль после запятой).

Дефицит железа

При сбалансированной диете железа, поступающего с пищей, как правило, вполне достаточно. В организме легко восстанавливается равновесие между поступлением и выведением железа, и временный дефицит его легко восполняется за счет имеющихся запасов. И тем не менее дефицит железа — обычное явление в развивающихся странах с ограниченной доступностью мясных продуктов. Это самое распространённое на Земле нарушение питания, которому подвержены до 2 млрд человек во всём мире.

В некоторых специальных случаях (анемия, а также при донорстве крови) необходимо применять железосодержащие препараты и пищевые добавки (гематоген, ферроплекс).

Вегетарианцам советуют принимать примерно в 1,8 раза больше железа, чем не вегетарианцам. В западных странах продукты, ориентированные на веганов, часто обогащают железом, хотя усваиваемость солей железа (железосодержащих препаратов) зачастую проблематична и польза от приёма таких добавок здоровыми людьми не доказана. Известно, что организм вегетарианцев приспосабливается к диете и более эффективно удерживает имеющиеся запасы железа.

Железо вокруг нас

Железо — один из самых распространённых элементов в Солнечной системе, особенно на планетах земной группы, в частности, на Земле. Значительная часть железа планет земной группы находится в ядрах планет, где его содержание, по оценкам, около 90 %. Содержание железа в земной коре составляет 5 %, а в мантии около 12 %.

В самородном состоянии железо встречается очень редко, обычно лишь в виде метеоритов.

Чаще железо встречается в природе в составе руд.

Игровые задания для закрепления материала

Проверка знаний!