Андрей Смирнов
Время чтения: ~14 мин.
Просмотров: 0

Железо

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Самородное железо

Происхождение теллурическое (земное) железо редко встречается в базальтовыхлавах (Уифак, о. Диско, у западного берега Гренландии, вблизи г. Касселя Германия). В обоих пунктах с ним ассоциируют пирротин (Fe1-xS) и когенит (Fe3C), что объясняют как восстановление углеродом (в том числе и из вмещающих пород), так и распадом карбонильных комплексов типа Fe(CO)n. В микроскопических зернах оно не раз устанавливалось в измененных (серпентинизированных) ультраосновных породах также в парагенезисе с пирротином, иногда с магнетитом, за счет которых оно и возникает при восстановительных реакциях. Очень редко встречается в зоне окисления рудных месторождений, при образовании болотных руд. Зарегистрированы находки в осадочных породах, связываемые с восстановлением соединений железа водородом и углеводородами.
Почти чистое железо найдено в лунном грунте, что связывают как с падениями метеоритов, так и с магматическими процессами. Наконец, два класса метеоритов — железокаменные и железные содержат природные сплавы железа в качестве породообразующего компонента.

Признаки избытка железа в организме

Избыточной дозировкой железа, при которой вещество становится токсичным для организма и может спровоцировать отравление, считается количество 30 мг/кг массы тела.

А смерть может наступить при содержании феррума от 200 до 250 мг/кг в теле человека.

Причины избыточного содержания железа в организме:

  • чрезмерное количество микроэлемента, поступающего внутрь организма извне;
  • хронические заболевания поджелудочной железы, печени, и селезенки;
  • вследствие длительной алкогольной интоксикации;
  • нарушения в организме на различных этапах метаболизма железа.

Симптоматика передозировки железом:

  • быстрая утомляемость организма, резкая слабость;
  • частая головная боль;
  • появление характерных пятен на поверхности кожи (пигментация);
  • ухудшение аппетита, беспричинное снижение массы тела;
  • тошнота, рвота;
  • периодические боли и дискомфорт в области живота;
  • расстройства ЖКТ (запоры, диарея);
  • в тяжелых случаях – острая печеночная недостаточность;
  • снижение иммунитета : частые вирусные, инфекционные заболевания.
  • Накопление излишнего количества железа в различных органах и тканях — сидероз. Это можно диагностировать при помощи использования инструментальных методов исследования (Рентген, УЗИ).

СВОЙСТВА

Железная руда

В чистом виде при нормальных условиях это твердое вещество. Оно обладает серебристо-серым цветом и ярко выраженным металлическим блеском. Механические свойства железа включают в себя уровень твердости по шкале Мооса. Она равна четырем (средняя). Железо обладает хорошей электропроводностью и теплопроводностью. Последнюю особенность можно ощутить, дотронувшись до железного предмета в холодном помещении. Так как этот материал быстро проводит тепло, он за короткий промежуток времени забирает большую его часть из вашей кожи, и поэтому вы ощущаете холод.
Дотронувшись, к примеру, до дерева, можно отметить, что его теплопроводность намного ниже. Физические свойства железа — это и его температуры плавления и кипения. Первая составляет 1539 градусов по шкале Цельсия, вторая — 2860 градусов по Цельсию. Можно сделать вывод, что характерные свойства железа — хорошая пластичность и легкоплавкость. Но и это еще далеко не все. Также в физические свойства железа входит и его ферромагнитность. Что это такое? Железо, магнитные свойства которого мы можем наблюдать на практических примерах каждый день, — единственный металл, обладающий такой уникальной отличительной чертой. Это объясняется тем, что данный материал способен намагничиваться под действием магнитного поля. А по прекращении действия последнего железо, магнитные свойства которого только что сформировались, еще надолго само остается магнитом. Такой феномен можно объяснить тем, что в структуре данного металла присутствует множество свободных электронов, которые способны передвигаться.

Что такое анемия?

Анемия – это снижение концентрации гемоглобина часто с одновременным уменьшением числа эритроцитов.

Анемию в простонародье называют малокровием. Видимо, потому, что эритроциты составляют до  40% объема циркулирующей крови, и когда их количество уменьшается, крови тоже становится меньше.

Не путайте малокровие с белокровием, которое есть не что иное как лейкоз, т.е. рак крови.

А что такое эритроциты? Это красные кровяные тельца, напоминающие бублик без дырки, в которых находится гемоглобин.

Гемоглобин выполняет архиважную функцию: он переносит кислород от легких к каждой клеточке организма и забирает углекислый газ – конечный продукт метаболизма.

Эритроциты можно сравнить с грузовым судном, на котором в специальных «контейнерах» – молекулах гемоглобина – перевозится «груз»: ко всем тканям организма  едет кислород, а обратно к легким — углекислый газ. И далее он удаляется с дыханием. А «контейнеры» вновь заполняются «грузом» – кислородом.

Зачем клеткам нужен кислород? Затем, что только в его присутствии клетка может производить необходимые для ее существования питательные вещества и энергию. Если мало кислорода, развивается кислородное голодание, или гипоксия

Человек ощущает слабость, быстро устает, нарушаются память, внимание, появляются другие симптомы, о которых мы еще поговорим

Вывод: анемия – это не ерундовина какая-нибудь, это серьезное состояние, при котором страдает ВЕСЬ организм, КАЖДЫЙ орган, КАЖДАЯ клетка.

Соединения и нахождение железа в природе

В естественных водах, среднее содержание железа (в интервале 0,01-26 мг/л). Кроме того, животные особи, бактерии и растения содержат его в своих организмах. Даже в тканях и внутренних органах людей есть железо, поступающее в организм вместе с едой. Потребность в нем для взрослого человека составляет 11-30мг. Избыток железа приводит к гемохроматозу и серьезным нарушениям внутренних органов.

Так как месторождения железных руд возникают в разных геологических условиях, то и состав руд и условия их расположения разнообразны.

Железо содержится во многих рудах:

• гематит (железный блеск, красный железняк),

• пирит (серный колчедан) и гетит,

• магнетит (магнитный железняк),

• сидерит и гидрогенит.

Круговорот железа в природе


(На примере круговорота серы и других соединений в природе)

За счет жизнедеятельности железобактерий (нитевидные бактерии и одиночные железобактерии) происходит круговорот железа в природе. Они окисляют железо до гидроксида железа, а углерод получают из углекислоты. Таким образом, железобактерии получают энергию для своей жизнедеятельности, а после смерти осаждаются в почве в виде болотной руды.

Характеристика железа

Физические свойства

Железо – это серебристо-белый металл с сероватым оттенком. В чистом виде пластичен, но непрочен. При добавлении в него различных добавок (например, углерода) твердость и хрупкость сплава повышается. Железо хорошо проводит электричество, тепло и обладает мощными магнитными свойствами, то есть под действием магнитного поля оно намагничивается и потом само становится магнитом.

Железо особенно важно для живых организмов. Оно способствует дыхательным процессам и входит в состав гемоглобина крови (477 мг/л)

Это значит, что железо участвует в процессе доставки кислорода от органов дыхания к тканям.

Находясь в воде и на влажном воздухе железо меркнет и ржавеет, а при температуре 1539°С легко плавится и поддается ковке. При высоких температурах железо реагирует с паром воды.

Железо образует 300 разнообразных минералов (карбонаты, сульфиды и т.д.) и энергично мигрирует в земной коре. Его называют металлом земных недр, так как он копится в кристаллизации магмы.

Химические свойства

Железо — металл со средней степенью химической активности. На воздухе, на нем образуется защитная пленка, которая препятствует коррозии и ржавлению. Если воздух влажный, железо окисляется и покрывается ржавчиной.

Растворяется в разведенной соляной или серной кислотах, с выделением водорода. Вытесняет из растворов солей металлы. Во время нагревания взаимодействует с неметаллами.

ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА

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 %.

Железо

В земной коре железо распространено достаточно широко — на его долю приходится около 4,1 % массы земной коры (4-е место среди всех элементов, 2-е среди металлов). В мантии и земной коре железо сосредоточено главным образом в силикатах, при этом его содержание значительно в основных и ультраосновных породах, и мало — в кислых и средних породах.
Известно большое число руд и минералов, содержащих железо. Наибольшее практическое значение имеют красный железняк (гематит, Fe2O3; содержит до 70 % Fe), магнитный железняк (магнетит, FeFe2O4, Fe3O4; содержит 72,4 % Fe), бурый железняк или лимонит (гётит и гидрогётит, соответственно FeOOH и FeOOH·nH2O). Гётит и гидрогётит чаще всего встречаются в корах выветривания, образуя так называемые «железные шляпы», мощность которых достигает несколько сотен метров. Также они могут иметь осадочное происхождение, выпадая из коллоидных растворов в озёрах или прибрежных зонах морей. При этом образуются оолитовые, или бобовые, железные руды. В них часто встречается вивианит Fe3(PO4)2·8H2O, образующий чёрные удлинённые кристаллы и радиально-лучистые агрегаты.
Содержание железа в морской воде — 1·10−5-1·10−8 %
В промышленности железо получают из железной руды, в основном из гематита (Fe2O3) и магнетита (FeO·Fe2O3).
Существуют различные способы извлечения железа из руд. Наиболее распространённым является доменный процесс.
Первый этап производства — восстановление железа углеродом в доменной печи при температуре 2000 °C. В доменной печи углерод в виде кокса, железная руда в виде агломерата или окатышей и флюс (например, известняк) подаются сверху, а снизу их встречает поток нагнетаемого горячего воздуха.
Кроме доменного процесса, распространён процесс прямого получения железа. В этом случае предварительно измельчённую руду смешивают с особой глиной, формируя окатыши. Окатыши обжигают, и обрабатывают в шахтной печи горячими продуктами конверсии метана, которые содержат водород. Водород легко восстанавливает железо, при этом не происходит загрязнения железа такими примесями, как сера и фосфор, которые являются обычными примесями в каменном угле. Железо получается в твёрдом виде, и в дальнейшем переплавляется в электрических печах. Химически чистое железо получается электролизом растворов его солей.

Теперь поговорим о препаратах железа, которых множество, разберемся, чем они отличаются.

1. Неорганические соли двухвалентного железа (сульфат)

Названия: Сорбифер дурулес, Актиферрин, Актиферрин композитум, Ферро-Фольгамма, Тардиферон, Гино-Тардиферон, Фенюльс, Фербитол, Феррокаль, Ферроплекс, Гемофер.

Плюсы: Высокая степень абсорбции, работают эффективно и быстро, невысокая цена.
Минусы: Частые побочные эффекты со стороны ЖКТ, приём с пищей или после может ухудшать абсорбцию.

Рекомендации:

  • строго соблюдать дозировку согласно инструкции;
  • при реакции со стороны жкт попробовать приём после еды, а не до неё;
  • для профилактики запоров увеличить количество клетчатки в рационе и соблюдать питьевой режим.

Важно знать: крайне не рекомендовано принимать свыше 200 мг сульфата железа в сутки

2. Неорганические соединения трехвалентного железа (гидроксид)

Названия: Феррум-лек, Мальтофер, Мальтофер Фол, Биофер, Феринжект, Ферроксид, Ферропол, Венофер, Космофер, Ликферр, Монофер.

Плюсы: Лучше переносятся, мягче воздействуют на жкт, можно принимать после еды или вместе с ней.
Минусы: Менее биодоступны, требуют более длительного приёма, в случае дефицита меди будут неэффективны.

3. Органические соли двухвалентного железа

Названия: Ферронат, Хефетол, Железа фумарат, Железа глюконат, Тотема, Ферретаб.

Плюсы: Высокая степень абсорбции, лучше переносятся, мягче воздействуют на жкт.
Минусы: Высокая цена, побочные эффекты со стороны жкт.

4. Органические соли трёхвалентного железа

Названия: Ферлатум, Ферлатум фол.

Плюсы: Практически не имеет побочных эффектов, хорошая биодоступность.
Минусы: Самая высокая цена
⠀РЕЗЮМЕ:

  • двухвалентное железо более биодоступно, дешевле, но чаще вызывает побочные эффекты со стороны ЖКТ,
  • трехвалентное железо лучше переносится жкт, но дороже, менее биодоступно, а значит требует более длительного приёма.

Нормы ферритина:

  • нижняя граница нормы для женщин и детей = 30 мкг/л. Все что ниже – дефицит!
  • оптимальный уровень ферритина для взрослых в пределах 70-100 мкг/л, при этом личная норма может быть равной весу.

Если ферритин ниже 30, но гемоглобин в порядке – это называется скрытым дефицитом железа и точно требует лечения.

Внимание! Референсные значения в результатах анализов НЕ ЯВЛЯЮТСЯ НОРМОЙ! Это лишь технические цифры для калибровки аппарата, на котором производится анализ. Т.е

если референсные значения ферритина указаны в диапазоне 10-140, а результаты анализов показывают 15, то это не нижняя граница нормы, это – дефицит!

Т.е. если референсные значения ферритина указаны в диапазоне 10-140, а результаты анализов показывают 15, то это не нижняя граница нормы, это – дефицит!

Железодефицит не лечится БАДами! Нужны лекарства! Поэтому, по возможности, не занимайтесь самолечением! Ищите врача!

Те, кто по результатам анализов решил пойти по пути самостоятельного исцеления, должны знать что дефицит железа может возникнуть вследствие:

  • малого поступления железа с едой (на традиционном питании вряд ли, потому как суточная потребность не очень высока (1 — 2,5 мг);
  • из-за плохого его усвоения (недостаточная секреция желудочного сока, заболевания ЖКТ, большое количество танинов/фитинов/фосфатов в еде, приём кальция, антоцидов);
  • паразитоза (круглые черви, кандида – скрытая кровопотеря);
  • недостаточности ко-факторов.


То есть, когда врач говорит «кушай больше мяса», он, как минимум, не учитывает остальные возможные причины железодефицита. Причём, в каждом из этих пунктов можно закопаться ой, как глубоко. Но я остановлюсь на последнем.

Если в анализах гемоглобин в пределах нормы (120-140), а ферритин низкий (меньше цифры твоего веса, у детей ниже 30) – это намекает на недостаточность ко-факторов. Их у железа больше двенадцати

Например, всем известный витамин С.

Но помимо классической комбинации железо + витамин С, важно принимать остальные ко-факторы, чтобы:

  • улучшить усвоение железа,
  • не выбить из баланса минералы-антагонисты,
  • не вернуться в состояние железодефицита после окончания лечения.

А именно:

  • цинк (детям от 15 мг/сутки, женщинам от 25 мг/сутки),
  • медь (1,5 — 2 мг/сутки),
  • марганец, хром, кремний,
  • витамины группы B.
    Все минералы в форме хелатов.

Поэтому наряду с препаратом железа и отдельно друг от друга я даю:

  • Trace minerals (цинк, марганец, хром),
  • медь,
  • Nutritional Yeast (источник витаминов группы В).

Как определить недостаток железа в организме

Прежде всего, недостаток железа в организме выражается в общей слабости, повышенной утомляемости, снижении работоспособности. Кожа становится бледной, сухой, шершавой, волосы буквально «лезут», ногти постоянно секутся и ломаются, а в уголках рта и на пятках появляются трещины.

Страдать от малокровия может не только твоя внешность, но и внутренние органы. Например, при тщательном обследовании желудочно-кишечного тракта часто оказывается, что ткани плохо снабжаются кровью и выглядят бледно, а это в свою очередь сказывается на работоспособности жизненно важных органов.

Симптомы дефицита железа в организме :

  • общая слабость, повышенная утомляемость;
  • постоянные головокружения;
  • одышка и ускоренное сердцебиение при незначительной нагрузке;
  • онемение конечностей;
  • нарушение сна, бессонница;
  • частые простуды, инфекционные заболевания;
  • проблемы с ЖКТ;
  • снижение аппетита, затруднения при глотании пищи;
  • изменение вкуса и обоняния в специфическом направлении (желание есть мел, сырую крупу, пристрастие к запаху ацетона, красок и т.п.);
  • проблемы с ногтями (становятся ломкими, расслаиваются, появляются ложкообразные вдавления);
  • проблемы с волосами (начинают выпадать, становятся сухими, ломкими, появляется ранняя седина);
  • ухудшение состояния кожи (становится сухой, бледной и землистой, со множественными микротрещинами, появляются заеды в уголках рта.

Разумеется, для точного установления диагноза первым делом следует сдать общий анализ крови в медицинской лаборатории.

Первым признаком дефицита железа будет пониженный уровень гемоглобина :

  • ниже 130 г/л у мужчин;
  • ниже 120 г/л у женщин.

Физические и химические свойства железа

А томный номер — 26. Символ – Fe (лат. «ferrum»). Один из самых распространённых в земной коре металлов (второе место после алюминия).

Физические свойства железа

Железо – металл серого цвета. В чистом виде оно довольно мягкое, ковкое и тягучее. Электронная конфигурация внешнего энергетического уровня – 3d64s2. В своих соединениях железо проявляет степени окисления «+2» и «+3». Температура плавления железа – 1539С.

Железо образует две кристаллические модификации: α- и γ-железо. Первая из них имеет кубическую объемноцентрированную решетку, вторая – кубическую гранецентрированную. α-Железо термодинамически устойчиво в двух интервалах температур: ниже 912 и от 1394С до температуры плавления.

Между 912 и 1394С устойчиво γ-железо.

Механические свойства железа зависят от его чистоты – содержания в нем даже весьма малых количеств других элементов. Твердое железо обладает способностью растворять в себе многие элементы.

Химические свойства железа

Во влажном воздухе железо быстро ржавеет, т.е. покрывается бурым налетом гидратированного оксида железа, который вследствие своей рыхлости не защищает железо от дальнейшего окисления. В воде железо интенсивно корродирует; при обильном доступе кислорода образуются гидратные формы оксида железа (III):

2Fe + 3/2O2 + nH2O = Fe2O3×H2O.

При недостатке кислорода или при затрудненном доступе образуется смешанный оксид (II, III) Fe3O4:

3Fe + 4H2O(v) Fe3O4 + 4H2.

Железо растворяется в соляной кислоте любой концентрации:

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2.

Аналогично происходит растворение в разбавленной серной кислоте:

Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2.

В концентрированных растворах серной кислоты железо окисляется до железа (III):

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

Однако, в серной кислоте, концентрация которой близка к 100%, железо становится пассивным и взаимодействия практически не происходит. В разбавленных и умеренно концентрированных растворах азотной кислоты железо растворяется:

Fe + 4HNO3 = Fe(NO3)3 + NO +2H2O.

Как и другие металлы железо вступает в реакции с простыми веществами. Реакции взаимодействия железа с галогенами (вне зависимости от типа галогена) протекают при нагревании. Взаимодействие железа с бромом протекает при повышенном давлении паров последнего:

2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3;

2Fe + Br2 = 2FeBr3;

3Fe + 4I2 = Fe3I8.

Взаимодействие железа с серой (порошок), азотом и фосфором также происходит при нагревании:

Fe + S = FeS;

6Fe + N2 = 2Fe3N;

Fe + P = FeP;

2Fe + P = Fe2P;

3Fe + P = Fe3P.

Железо способно реагировать с такими неметаллами, как углерод и кремний:

3Fe + C = Fe3C;

Fe + Si = FeSi.

Среди реакций взаимодействия железа со сложными веществами особую роль играют следующие реакции — железо способно восстанавливать металлы, стоящие в ряду активности правее него, из растворов солей (1), восстанавливать соединения железа (III) (2):

Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu (1);

Fe + 2FeCl3 = 3FeCl2 (2).

Железо при отсутствии примесей устойчиво в воде и в разбавленных растворах щелочей.

Получение железа

Основной способ получения железа – из железной руды (гематит, магнетит) или электролиз растворов его солей (в этом случае получают «чистое» железо, т.е. железо без примесей).

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации