IJzer
Inhoudsopgave
Van een cruciale bouwsteen van staal tot een voedingsstof voor planeten en het helpen van zuurstof in je bloed, ijzer is altijd bezig het leven op Aarde in stand te houden.
IJzer is een brosse, harde stof die als een metaal staat geclassificeerd in groep 8 van het periodiek systeem der elementen. IJzer is het meest voorkomende van alle metalen. In zuivere vorm corrodeert het snel door blootstelling aan vochtige lucht en hoge temperaturen. IJzer is ook het vierde meest voorkomende element in de aardkorst qua gewicht en men denkt dat een groot deel van de aardkern uit ijzer bestaat. Behalve dat het vaak wordt aangetroffen op Aarde is ijzer ook overvloedig aanwezig in de Zon en in andere sterren. IJzer is cruciaal voor het voortbestaan van levende organismen. In planten speelt het een belangrijke rol bij de aanmaak van chlorofyl. Bij dieren is het een bestanddeel van hemoglobine. Dit is een eiwit in bloed dat zuurstof van de longen naar de weefsels in het lichaam transporteert.
Negentig procent van al het metaal dat jaarlijks wordt gedolven is ijzer. Het meeste wordt gebruikt om staal te maken, een legering van ijzer, koolstof en andere metalen, dat op zijn beurt wordt gebruikt in de fabricage en civiele techniek, bijvoorbeeld voor gewapend beton. Roestvast staal, dat minimaal 10,5% chroom bevat, is zeer goed bestand tegen corrosie. Het wordt gebruikt in keukenbestek, apparaten en kookgerei zoals roestvast stalen pannen. De toevoeging van andere elementen kan staal andere eigenschappen geven. Nikkel verhoogt bijvoorbeeld de duurzaamheid en maakt het beter bestand tegen hitte en zuren. Mangaan maakt het duurzamer en de toevoeging van wolfraam helpt om de hardheid bij hoge temperaturen te behouden.
Chemische gegevens
| Symbool | Fe |
| Volledige naam | IJzer |
| Atoomnummer | 26 |
| Atoommassa (g.mol-1 ) | 55,845 |
| Groep | transitiemetalen |
| Elektronegativiteit (Pauling) | 1,83 |
| Dichtheid (g.cm-3 bij 20 °C) | 7,784 |
| Smeltpunt (°C) | 1538 |
| Kookpunt (°C) | 2862 |
| Vanderwaalsstraal (nm) | 0,126 |
| Ionstraal (nm) | 0,076 (+2), 0,064 (+3) |
| Isotopen | 4 natuurlijke |
| Elektronenschil | [Ar]3d64s2 |
| Elektronen per schil | 2, 8, 14, 2 |
| Eerste ionisatiepotentiaal (kJ.mol-1 ) | 762,5 |
| Tweede ionisatiepotentiaal (kJ.mol-1 ) | 1561,9 |
| Derde ionisatiepotentiaal (kJ.mol-1 ) | 2957 |
| Standaard potentiaal (V) | -0,44 (Fe2+/Fe); 0,77 (Fe3+/Fe) |
| Ontdekt door: | vóór 5000 v. Christus |
Bohr – Rutferford diagram
Isotopen
| Nummer | Naam | Symbool | Atoommassa (u) | Abundantie (%) |
|---|---|---|---|---|
| 26 | IJzer | 54 Fe | 53,939615 | 5,845 |
| 56 Fe | 55,934942 | 91,754 | ||
| 57 Fe | 56,935399 | 2,119 | ||
| 58 Fe | 57,933280 | 0,282 |
Radioisotopen
| Nuclide | Isotopische massa (u) | Halfwaardetijd |
|---|---|---|
| 45Fe | 45,01458 | 4,9 ms |
| 46Fe | 46,00081 | 9 ms |
| 47Fe | 46,99289 | 21,8 ms |
| 48Fe | 47,98050 | 44 ms |
| 49Fe | 48,97361 | 70 ms |
| 50Fe | 49,96299 | 155 ms |
| 51Fe | 50,95682 | 305 ms |
| 52Fe | 51,94811 | 8,275 uur |
| 53Fe | 52,94530 | 8,51 min |
| 55Fe | 54,93829 | 2,737 jaar |
| 59Fe | 58,93487 | 44,495 dagen |
| 60Fe | 59,93407 | 2,6 × 106 jaar |
| 61Fe | 60,93674 | 5,98 min |
| 62Fe | 61,93676 | 68 s |
| 63Fe | 62,94037 | 6,1 s |
| 64Fe | 63,94120 | 2,0 s |
| 65Fe | 64,94538 | 1,3 s |
| 66Fe | 65,94678 | 440 ms |
| 67Fe | 66,95095 | 394 ms |
| 68Fe | 67,95370 | 187 ms |
| 69Fe | 68,95878 | 109 ms |
| 70Fe | 69,96146 | 94 ms |
| 71Fe | 70,96672 | 30 ms |
| 72Fe | 71,96962 | 10 ms |
Geschiedenis en eigenschappen van ijzer
Archeologen schatten dat mensen al meer dan 5000 jaar ijzer gebruiken. In feite blijkt dat een deel van het oudste ijzer dat de mens kent letterlijk uit de lucht is komen vallen. Naar blijkt zijn oude ijzeren Egypte kralen van ongeveer 3200 voor Christus gemaakt van ijzermeteorieten. Het Oude Testament noemt ook enkele keren ijzer.
IJzer wordt voornamelijk gewonnen uit de mineralen hematiet en magnetiet. In kleine hoeveelheden kan het ook gewonnen worden uit de mineralen taconiet, limoniet en sideriet. IJzer heeft vier verschillende allotrope vormen, dit betekent dat er vier verschillende structurele vormen zijn waarin atomen zich in verschillende patronen binden. Die vier allotropen worden ferrieten genoemd en ze zijn bekend als alfa- (de enige magnetische vorm), bèta-, gamma- en omga-ferriet.
IJzer is een belangrijke component in onze voeding. IJzergebrek, het meest voorkomende voedingstekort, kan leiden tot bloedarmoede en vermoeidheid die het vermogen om lichamelijk werk ui te voeren kan aantasten. Het kan ook het geheugen en andere mentale functies aantasten. Vrouwen die tijdens de zwangerschap ijzertekorten hebben lopen een verhoogd risico op het krijgen van kleine en te vroeggeboren baby’s.
Er komen twee soorten ijzer voor in onze voeding: heem-ijzer en niet-heem ijzer. Heem-ijzer, het gemakkelijk opneembare type ijzer, wordt aangetroffen in vlees, vis en gevogelte. Niet-heem ijzer wordt aangetroffen in zowel plantaardige voedingsmiddelen (zoals spinazie, boerenkool en broccoli) en vlees. Mensen absorberen tot 30% van het heem-ijzer en slechts 2 tot 10% van het niet-heem-ijzer. Voedingsmiddelen die rijk zijn aan vitamine C, zoals citrusvruchten of tomaten kunnen mensen helpen om meer niet-heem ijzer te absorberen.
Weetjes
Bloed kleurt rood door de interactie tussen ijzer en zuurstof. Bloed lijkt rood door de manier waarop de chemische bindingen tussen de twee elementen het licht reflecteren.
In 2007 vonden onderzoekers een enorme pluim van ijzerrijk water afkomstig van hydrothermale ventilatieopeningen in de zuidelijke Atlantische Oceaan. IJzer is nodig voor de groei van fytoplankton, kleine zeebacteriën die kooldioxide uit de atmosfeer gebruiken om de fotosynthese te voeden. Sommige wetenschappers hebben daarom betoogd dat het bemesten van de oceanen met extra ijzer kan helpen om overtollig koolstofdioxide op te zuigen. Maar in een studie uit 2010 blijkt dat dit wellicht niet zo’n goed idee is aangezien extra ijzer uiteindelijk de groei van toxineproducerende algen kan veroorzaken die bijdragen aan de vervuiling van het leven in zee.
IJzer is een belangrijke component van siderieten, een klasse van meteorieten.
In Delhi in India staat een ijzeren pilaar uit 400 na Christus. Deze zuil is ongeveer 7 meter hoog en heeft een diameter van 40 centimeter. Ondanks dat de zuil is blootgesteld aan de weersomstandigheden is de pilaar niet veel gecorrodeerd en dat komt door de unieke samenstelling van metalen.
Voorbeelden van ijzerrijk voedsel zijn vlees zoals rundvlees, kalkoen, kip en varkensvlees; zeevruchten zoals garnalen, mosselen, oesters en tonijn; groenten zoals spinazie, erwten, broccoli, zoete aardappelen en snijbonen; brood en granen zoals zemelen, volkorenbrood en verrijkte rijst; ander voedsel zoals bonen, linzen, tomaten, tofu en melasse.
Het oppervlak van Mars kleurt rood vanwege een grote hoeveelheid ijzeroxide (roest) op het oppervlak. Mars heeft meer dan twee keer zoveel ijzeroxide in zijn korst dan de Aarde.
De vaste binnenkern en de vloeibare buitenkern van de Aarde bestaan voornamelijk uit ijzer (respectievelijk ongeveer 85% en 80% in gewicht). De elektrische stroom die door het vloeibare ijzer wordt gegenereerd, creëert het magneetveld dat de Aarde beschermt. IJzer wordt ook aangetroffen in de kernen van alle andere planeten in ons zonnestelsel.
IJzer is het zwaarste element dat in de kernen van sterren wordt gevormd. Elementen die zwaarder zijn dan ijzer kunnen alleen worden gemaakt als sterren met een grote massa exploderen.
Het Latijnse woord voor ijzer is ferrum en dat is ook de bron voor het atoomsymbool: Fe.
Spectra
Absorptiespectrum
Emissiespectrum
