IJzer (element)
IJzer is een scheikundig element met symbool Fe (uit het Latijn: ferrum) en atoomnummer 26. Het is een grijs, ruw overgangsmetaal.
In de volksmond wordt de term ijzer vaak gebruikt voor materiaal dat eigenlijk staal heet, een legering van ijzer en koolstof.
Inhoud
Ontdekking[bewerken]
Uit opgravingen blijkt dat rond 4000 v.Chr. ijzer al werd gebruikt in Sumer en het Oude Egypte voor speerpunten en ornamenten. Veelal was het ijzer hiervoor afkomstig van ingeslagen meteorieten (het zogenaamde meteoorijzer). In de daarop volgende eeuwen werd het gebruik van ijzer verspreid naar Mesopotamië, Anatolië, Midden-Oosten en andere gebieden. Nadat men ontdekte hoe men ijzer uit zijn ertsen kon winnen en vervolgens smeden, nam het gebruik een grote vlucht.
Tussen de 12e eeuw v.Chr. en de 10e eeuw v.Chr. nam ijzer de plaats van brons over bij de productie van gereedschappen en wapens. Deze overgang van brons naar ijzer, die de ijzertijd inluidde, werd niet zozeer veroorzaakt door betere eigenschappen van ijzer, maar meer door sterk geslonken beschikbaarheid van tin, een hoofdbestanddeel van brons. In het Midden-Oosten ontdekte men dat de kwaliteit kon worden verbeterd door het ruwe ijzererts te verhitten in een bed van houtskool. Later werd dit procedé bekend als carbonisatie. In China werd het principe van de hoogoven bedacht en kon de kwaliteit van het ijzer verder worden verbeterd. Er kwam dan meer koolstof in het ijzer waardoor al een soort staal ontstond.
Etymologie[bewerken]
Het woord ijzer, van Middelnederlands iseren, is afkomstig van het Oergermaanse *īsarnan,[1] waaruit Nederduits Iesen, Duits Eisen, Engels iron, Deens jern ontstaan zijn. In de periode van de La-Tène-cultuur (laatste 500 jaar v.Chr.) is het ontleend aan Gallisch īsarnon (vergelijk Iers iarann en Welsh haearn). Men veronderstelt wel afleiding van het Proto-Indo-Europees *ésh₂r̥ ‘bloed’.[2]
Toepassingen en gebruiksmogelijkheden[bewerken]
Van alle bekende metalen wordt ijzer het meest gebruikt, tegenwoordig vooral in de vorm van staal. Omdat het goedkoop en sterk is wordt het gebruikt voor bijvoorbeeld auto's, schepen en voor het bouwen van grote constructies.
Andere toepassingen van ijzer zijn:
- In transformatoren (als weekijzer of als ferriet).
- Gietijzer, waarbij het gesmolten ijzer in een vuurvaste vorm wordt gegoten. Zie ook: IJzeroer.
- Welijzer, ook wel getrokken ijzer genoemd.
- Smeedijzer, vroeger ambachtelijk vervaardigd door een smid in een smederij.
Opmerkelijke eigenschappen[bewerken]
IJzer is net als nikkel en kobalt een ferromagnetisch metaal.[3] De kern van de meest abundante ijzer-isotoop 56Fe heeft de op een na hoogste bindingsenergie (per kerndeeltje) van alle elementen waardoor ijzer het zwaarste element is dat exotherm kan worden gemaakt door fusie en het lichtste element dat zonder energieverlies kan worden gemaakt door kernsplijting. Dit verklaart waarom het element zeer veel voorkomt in het heelal, de totale massa ijzer in het universum bedraagt meer dan 100 keer die van alle zwaardere elementen tezamen. Met 32,1 % is het het element dat het meest voorkomt in de samenstelling van de aarde.
Verschijning[bewerken]
De aardkorst bestaat voor ongeveer 5% uit ijzer, meest voorkomend als het mineraal hematiet; ijzer(III)oxide Fe2O3). Zuiver ijzer wordt hieruit geïsoleerd door het erts bij hoge temperatuur te reduceren met koolstof. In vrijwel alle delen van de wereld zijn ijzermijnen te vinden. De grootste wingebieden liggen in China, Brazilië, Australië, Rusland en India, samen goed voor ongeveer 70% van de wereldproductie.
Bijzondere benaming van ijzerverbindingen[bewerken]
Verbindingen met Fe2+ werden vroeger aangeduid met ferro- of Fe(II), Fe3+ met ferri- of Fe(III) en Fe4+ met ferryl- of Fe(IV), naargelang de oxidatietoestand. Bijvoorbeeld ferrocyanide en ferricyanide (de twee toestanden van hexacyanoferraat). De huidige anorganische nomenclatuur volgens de IUPAC raadt deze benamingen af.
Isotopen[bewerken]
| Meest stabiele isotopen | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Isotoop | Relatieve aanwezigheid (%) | Halveringstijd | vervalvorm | vervalenergie (MeV) | vervalproduct |
| 54Fe | 5,845 | stabiel met 28 neutronen | |||
| 55Fe | syn | 2,73 j | EV | 2,603 | 55Mn |
| 56Fe | 91,754 | stabiel met 30 neutronen | |||
| 57Fe | 2,119 | stabiel met 31 neutronen | |||
| 58Fe | 0,282 | stabiel met 32 neutronen | |||
| 59Fe | syn | 44,503 d | β- | 1,565 | 59Co |
| 60Fe | syn | (2,62 ± 0,04)×106 j[4] | β- | 3,978 | 60Co |
In de natuur komen vier stabiele ijzerisotopen voor waarvan 56Fe de meest voorkomende is. 60Fe is een erg lang levende radioactieve isotoop en is van groot belang bij onderzoek naar de oorsprong van het zonnestelsel.
Toxicologie en veiligheid[bewerken]
Hoewel ijzer als sporenelement in het menselijk lichaam voorkomt, is het in grote hoeveelheden giftig omdat het dan reageert met peroxiden en vrije radicalen vormt. Het kan de lever, hart en endocriene organen aantasten.
IJzer in voeding[bewerken]
In organismen speelt ijzer een belangrijke rol. Het eiwit hemoglobine dankt zijn activiteit aan ijzerionen en ijzer is ook een belangrijk bestanddeel van veel enzymen. Dit ijzer zit in voedselbronnen zoals vlees, vis, granen, peulvruchten en bonen. Het menselijk lichaam heeft dagelijks ongeveer 15 mg ijzer nodig.
Externe links[bewerken]
Bronnen, noten en/of referenties
|
| Platinagroep |
|---|
|
IJzer · Kobalt · Nikkel |
| Chemische elementen en isotopen |
|---|
|
Periodiek systeem: Standaard · Alternatief · Elektronenconfiguratie |
| IJzer en staal (staalindustrie) |
|---|
|
IJzer · IJzererts · IJzeroer · Ruwijzer · Gietijzer · Smeedijzer · Welijzer · Verbindingen van ijzer |
 |
Meer mediabestanden die bij dit onderwerp horen, zijn te vinden op de pagina Iron op Wikimedia Commons. |
