اهن

[^Maryam^]

آهن(به انگلیسی: Iron)‏ عنصر شیمیایی فلزی ای با نماد Fe، عدد اتمی ۲۶ و چگالی 7.87g/cm3 است، آهن در گروه ۸ و دورهٔ ۴ عناصر است، بنابراین به عنوان فلز واسطه دستهبندی شدهاست. آهن و آلیاژهای آن از رایجترین فلزات و رایجترین مواد فرومغناطیسی در کاربردهای روزمره هستند. آهن دارای سطوح صاف و نقرهای براق مایل به رنگ خاکستریست اما وقتی در هوا با اکسیژن ترکیب میشود به رنگ قرمز یا قهوهای در میآید که به آنها اکسید درای ترکیبات آهن یا زنگ گفته میشود...

لطفا برای مشاهده کامل مطالب در انجمن ثبت نام کنید.

 

[^Maryam^]

ویژگی ها
آهن خالص فلز است، اما به ندرت در این شکل روی سطح زمین یافت میشود زیرا در حضور اکسیژن و رطوبت یه آسانی اکسیده میشود. به منظور به دست آوردن فلز آهن، اکسیژن باید از سنگ معدنهای طبیعی توسط کاهش شیمیایی حذف شود – به طور عمده از سنگ آهن از سنگ Fe2O3 توسط کربن در درجه حرارت بالاست. خواص آهن را میتوان با تولید آلیاژهایی از آن با استفاده از فلزات متنوع گوناگون (و بعضی غیر فلزها به ویژه کربن و سیلیکون) اصلاح نمود و فولادها را ایجاد کرد. هستهٔ اتمهای آهن تقریبا دارای بالاترین انرژیهای اتصال در هر نکلئون است و تنها ایزوتوپ Ni62 دارای انرژی بیشتر از آن میباشد. هرچند فراوانترین نوکلیدهای پایدار همان Fe56 میباشد، این آهن از طریق همجوشی هستهای در ستارههای شکل گرفتهاست و اگرچه اندکی انرژی...

لطفا برای مشاهده کامل مطالب در انجمن ثبت نام کنید.

 

[^Maryam^]

خواص مکانیکی
خواص مکانیکی و آلیاژهای آن با استفاده از آزمونهای گوناگون مانند آزمون برنیل و راکول یا آزمایشهای مقاومت کششی ارزیابی میشود، نتایج این قسمتها به گونهای با یکدیگر سازگارند که قسمتهای آهن اغلب برای مرتبط نمودن نتایج یک تست با تست دیگر به کار میرود. اندازه گیریها نشان میدهد که خواص مکانیکی آهن عمدتا بستگی به خلوص دارد به گونهای که خالصترین کریستالهای تک آهن که برای مقاصد تحقیقاتی تولید شدهاند از آلومینیوم نرم ترند، افزودن تنها ۱۰ قسمت در میلیون کربن مقاومتش را دو برابر میکند. سختی نیز به سرعت با افزایش مقدار کربن تا ۰/۲% و اشباع شده تقریبا در ۰/۶% به سرعت افزایش مییابد. خالصترین آهن تولید شدهٔ صنعتی (تقریبا ۹۹/۹۹% خلوص) دارای سختی ۲۰-۳۰ برنیل است.

 

[^Maryam^]

شکل مختلف
آهن شاید بهترین مثال شناخته شده از دگروارگی در یک فلز باشد، سه فرم چند شکلی از آهن وجود دارد که به نامهای α، ϒ و δ شناخته میشود.
همانطور که آهن ذوب شده سرد میشود در دمای ۱۵۳۸ درجهٔ سانتی گراد به آلوتروپ δ کریستالیزه میشود که دارای یک ساختمان کریستالی مکعبی مرکزیست، همانطور که بیشتر سرد میشود ساختمان بلوری یا کریستالی در دمای ۱۳۹۴ درجهٔ سانتی گراد به شکل مکعبی وجه مرکزی تغییر مییابد که به نام آهن ϒ یا استنیت شناخته میشود، در دمای ۹۱۲ درجهٔ سانتی گراد ساختمان بلوری یا کریستالی دوباره مکعبی بدنه مرکزی یا آهن α یا فریت میشود و در ۷۷۰ درجهٔ سانتی گراد (نقطهٔ کوری، TC) آهن مغناطیسی میشود، هنگامی که آهن از دمای کوری عبور میکند تغییری در ساختمان کریستالی وجود ندارد اما در...

لطفا برای مشاهده کامل مطالب در انجمن ثبت نام کنید.

 

[^Maryam^]

پیدایش
آهن ششمین عنصر از لحاظ فراوانی در جهان است که در آخرین کنش نکلئوسنتز در ستارههای بزرگ از طریق سیلیکون فیوزینگ ایجاد میشود در حالی که آهن حدود ۵% از پوستهٔ زمین را تشکیل میدهد، اعتقاد بر این است که هستهٔ زمین در حد زیادی از یک آلیاژ آهن-نیکل تشکیل شدهاست که ۳۵% جرم کل زمین را تشکیل میدهد، بنابر این آهن فراوانترین عنصر روی زمین است ولی در پوستهٔ زمین چهارمین عنصر از لحاظ فراوانی میباشد. بیشتر آهن پوسته به شکل ترکیبی با اکسیژن به صورت سنگهای معدنی اکسید آهن مثل هماتیت و مگنتیت یافت میشود. حدود یکی از بیست شهاب سنگ تنها از مواد معدنی آهن-نیکل تائنیت (۳۵-۸۰% آهن) و کاماسیت (۹۰-۹۵% آهن) تشکیل شدهاند. اگر چه تعاد اندکی از شهاب سنگهای آهنی بیشترین شکل آهن فلزی طبیعی در سطح زمین...

لطفا برای مشاهده کامل مطالب در انجمن ثبت نام کنید.

 

[^Maryam^]

یزوتپ ها
آهن به طور طبیعی متشکل از ۴ ایزوتوپ: ۵/۸۴۸% رادیواکتیو Fe54 (نیمه عمر بزرگتر از ۳/۱ × ۲۲ ۱۰سال)، 91/754% Fe56 پایدار، ۲/۱۱۹% از Fe57پایدار و ۰/۲۸۲% از Fe58 پایدار میباشد. Fe60 یک رادیونیوکلاید منقرض شده با نیمه عمر طولانی (۱/۵ میلیون سال)میباشد. بیشتر کارهای قبلی در اندازه گیری ترکیب ایزوتوپیک Fe بر تعیین انواع Fe60 تولید شده از فرایندهای همراه با نکلئو سنتز (یعنی مطالعات شهاب سنگ) و تشکیل سنگ معدن متمرکز شدهاست. هرچند در دههٔ اخیر پیشرفت تکنولوژی طیف سنجی جرمی اجازهٔ تشخیص و ارزیابی تغییرات طبیعی در نسبتهای ایزوتوپهای پایدار آهن را دادهاست. بیشتر این کار به وسیلهٔ انجمنهای علوم زمین و سیارهای انجام شدهاست، هرچند کاربردهای آن در سیستمهای بیولوژیک و صنعتی در حال آغاز شدن...

لطفا برای مشاهده کامل مطالب در انجمن ثبت نام کنید.

 

[^Maryam^]

شیمی و ترکیبات
آهن ترکیباتی را ایجاد میکند که عمدتا در حالتهای اکسیداسیون +۲ و +۳ هستند. به طور سنتی، ترکیبات آهن II فروس نامیده میشوند و ترکیبات آهن (III) فریک نامیده میشود. ترکیبات زیادی در هر یک از حالات اکسیداسیون وجود دارد که مثالهایی از آن شامل سولفات آهن (II) (FeSo4) و کلرید آهن (III) (FeCl3) میباشد. همچنین مثالهای بیشماری از ترکیباتی که شامل اتمهای آهن در هر دوی این حالات اکسیداسیون وجود دارد مانند مگنتیک و آبی پروسی. آنیون منفی فریت [Fe 24] شامل یک مرکز آهن، (Vi)بالاترین حالت اکسیداسیون شناخته شدهٔ آن میباشد و مثلا در فریت پتاسیم (کا دو اف ای اُ ۴) وجود دارد. ترکیبات اورگانومتالیک بی شماری (مثل پنتا کربنیل آهن) وجود دارند که دارای آهن زیرو ولنت (یا کمتر) هستند.
-------

 

[^Maryam^]

تاریخچه
اولین آهن شکل گرفته که توسط بشر در دورهٔ پیش از تاریخ مصرف شد از شهاب سنگها آمده بود. ذوب آهن در کورهها در هزارهٔ دوم پیش از میلاد شروع شد، آثار مکشوفه از آهن ذوب شده از ۱۲۰۰-۱۸۰۰ پیش از میلاد در هند و در مشرق از حدود ۱۵۰۰ پیش از میلاد بدست آمد (که گمان میرود ناشی از ذوب آهن در آناتولی یا قفقاز بودهاست). چدن برای اولین بار در حدود ۵۵۰ پیش از میلاد در چین تولید شد اما در اروپا تا سالهای قرون وسطا تولید نشد، در طول دوران قرون وسطا ابزاری در اروپا کشف شد که از آهن شکل یافته از چدن (pig Iron) با استفاده از ریخته گری زیور آلات تولید شده بودند، برای تمام این فرآیندها از ذغال چوب به عنوان سوخت استفاده شد. فولاد (که با کربن کمتر از pig Iron است اما آهن شکل یافته بیشتری دارد) اولین...

لطفا برای مشاهده کامل مطالب در انجمن ثبت نام کنید.

 

[^Maryam^]

کانی ها
آهن در اغلب رس ها، ماسهسنگها و گرانیتها وجود دارد. در میان کانههای مهم آن میتوان از هماتیت، مگنتیت، پیریت و کالکوپیریت را نام برد.

 

[^Maryam^]

وظایف آهن در بدن
1- انتقال o2 در گلوبولهای قرمز
۲- تولید هموگلوبین خون
۳- مقاومت در برابر استرس و ناخوشی
۴- عملکرد صحیح آنزیمها
۵- تقویت سیستم ایمنی