Mis on raud, kust see tuleb ja kuidas seda kaevandatakse? Sellel kasulikul metallil on palju rakendusi. Keemiline element mängib maailmatööstuses olulist rolli ja rauaring looduses on planeedi elus oluline.
Mis on raud?
Raud on metalliline element, mis on keemiliselt väga reaktiivne, eriti kui see suhtleb hapnikuga. See on üks levinumaid elemente maa peal ja kosmoses. Rauaaatomite tuumad sisaldavad 26 prootonit. Keemiline sümbol - Fe (ferum) pärineb selle ladinakeelsest nimetusest ferum. Puhtal kujul on see pehme ja rabe metall, mida tugevdavad lisandid. Koos süsinikuga toodetakse terast, mis kasutab enam kui 98% tänapäeval kaevandatavast rauamaagist.
Kõik universumi rauaaatomid moodustusid tähtede tuumades termotuumasünteesi lõppfaasis ja paisati seejärel tähtede plahvatuste käigus kosmosesse. See on suuruselt neljaselement maapõues pärast räni, hapnikku ja alumiiniumi. Mis on raud? See on kõige levinum element, mis moodustab meie planeedi, kuigi suurem osa selle massist asub palju maapinna all - Maa tuumas. Seda esineb peaaegu kõigis maakoore ja vahevöö kivimites sadade erinevate mineraalide keemilise koostisosana.
Rauamaak
See metall on puhtal kujul haruldane. Mõned meteoriidid sisaldavad elementaarset rauda. See element reageerib keemiliselt hapniku ja veega, tekitades rauda sisaldavaid mineraale. Rauamaagiks nimetatakse iga kivi, mis sisaldab seda metalli piisav alt majanduslikel eesmärkidel kaevandamiseks. Selle kõige levinumad mineraalid on:
- raudoksiid (valem Fe2O3), mis tekib hapnikuga kokkupuutel;
- hüdraatunud raudoksiid, mis tekib reaktsioonil vees.
Kõige olulisemad rauamaagid on raudoksiidi mineraalid, mida nimetatakse hematiidiks ja magnetiidiks. Fe kõrge kontsentratsioon muudab need tööstuses eelistatuimaks. Rauda kaevandatakse suurimates maagimaardlates. Enamasti on need moodustised, mis on iidsed settekivimid. Need sisaldavad kuni mitme sentimeetri paksuseid raudoksiidi mineraalide kihte (valem Fe2O3).
Kust ma rauda leian?
Toatemperatuuril ontahke. See on läikiv hall metall, mis niiske õhuga kokkupuutel aja jooksul roostetab. See ühineb paljude teiste metallidega, moodustades sulameid. Raua ulatus on üsna ulatuslik. Kui see ühineb süsinikuga, muutub see teraseks. Seda saab kombineerida ka teiste metallidega, nagu nikkel, kroom ja volfram. Need sulamid on väga tugevad ja neid saab kasutada sildade ja ehitiste valmistamiseks.
Raud on väga iidne element, mida on Maal kasutatud juba pikka aega. Sellest pärit esemed leiti Vana-Egiptusest. Tema järgi oli isegi terve ajaperiood (1200-500 eKr) nimetatud - rauaaeg, mil sellest valmistati tööriistu ja relvi. Selle kasuliku metalli leidmiseks peate seda otsima sügav alt maa alt. Seda leidub nii maakoores kui ka maa tuumas. Maal on rohkem rauda kui ükski teine metall. Seda elementi võib leida ka teistelt planeetidelt, sealhulgas Jupiteri ja Saturni tuum alt, aga ka Marsi punaselt tolmuselt pinn alt (sellepärast nimetati seda Punaseks planeediks).
Maapealne rauaring looduses
Raud (Fe) järgib nagu paljud teised toitained geokeemilist tsüklit. Tavaliselt satub see pinnasesse või ookeani kivide ilmastikumõjude või vulkaanipursete kaudu. Maapealses ökosüsteemis omastavad taimed rauda esm alt juurte kaudu mullast. See on äärmiselt oluline toitaine, mis liigub elusorganismide ja geosfääri vahel.
Raudon oluline piirav toitaine taimede jaoks, mis kasutavad seda klorofülli tootmiseks. Fotosüntees sõltub selle metalli piisavast varust. Taimed omastavad selle mullast juurtesse. Loomad tarbivad taime ja kasutavad seda hemoglobiini tootmiseks. Kui nad surevad, nad lagunevad ja bakterid tagastavad metalli pinnasesse.
Raua merering
Raua mereringe looduses on väga sarnane maakerega. See protsess toimub teatud mikroorganismide elulise aktiivsuse tõttu, mis oksüdeerivad metalli hüdroksiidiks ja saavad süsinikdioksiidist süsinikku. Jões, meres või mõnes muus veekogus olevad rauabakterid ammutavad oma elutsükliks energiat ja settivad pärast selle lõppemist soomaagi kujul pinnasesse.
Raua roll ookeanide ökosüsteemides on samuti märkimisväärne. Peamised tootjad, kes seda metalli neelavad, on tavaliselt fütoplankton või tsüanobakterid. Tarbijad omastavad rauda siis, kui nad neid baktereid söövad. Raua ringkäik looduses on äärmiselt keeruline protsess. See sõltub paljudest kaasnevatest teguritest: keemilised reaktsioonid, elupaigatüübid ja mikroobide rühmad. Kõik see ühendab selle Maa teiste sama oluliste biogeokeemiliste tsüklitega.
Üldomadused
Raud mitmesuguste kombineeritud maakide kujul on üks levinumaid elemente, mis moodustavad umbes 5% maakoorest. Olulisemad rauda sisaldavad mineraalid onoksiidid ja sulfiidid (hematiit, magnetiit, goetiit, püriit, marksiit). Seda metalli leidub ka meteoriitides, teistel planeetidel ja päikeses. Rauda leidub nii meres kui ka magevees.
Huvitavaid fakte
Siin on mõned huvitavad faktid selle pe altnäha lihtsa keemilise elemendi kohta:
- Raud on taimede toitumise oluline ehitusmaterjal ja aitab hapnikku veres kanda, toetades seega elu Maal.
- See on habras tahke aine, mis klassifitseeritakse elementide perioodilisuse tabeli 8. rühma metalliks. Puhtal kujul korrodeerub see kiiresti niiske õhu ja kõrge temperatuuriga kokkupuutel.
- See on massi järgi Maakoore arvukuse poolest neljas element ja arvatakse, et suurem osa Maa tuumast on raud.
- Suuremat osa sellest kasutatakse terase, raua ja süsiniku sulami valmistamiseks, mida kasutatakse omakorda tootmises ja ehituses, näiteks raudbetooni.
- Roostevaba teras, mis sisaldab vähem alt 10,5% kroomi, on väga korrosioonikindel. Seda kasutatakse köögisöögiriistades ja -riistades, näiteks roostevabast terasest pottides.
- Muude elementide lisamine võib anda terasele uusi kasulikke omadusi. Näiteks suurendab nikkel sulami vastupidavust ning muudab selle kuumuse ja hapete suhtes vastupidavamaks.
Lühike teave elemendi Fe kohta
- Arvprootonid tuumas: 26.
- Aatomisümbol: Fe.
- Aatomi keskmine mass: 55,845 g/mol.
- Tihedus: 7,874 grammi kuupsentimeetri kohta.
- Faas toatemperatuuril: tahke.
- Sulamistemperatuur: 1538 0C.
- Keemistemperatuur: 2861 0C.
- Isotoopide arv: 33.
- Stabiilsed isotoobid: 4.
Peamised rakendused
Rauda kasutatakse paljudes sektorites, nagu elektroonika, tootmine, autotööstus ja ehitus. Raua kasutusalad on järgmised:
- Mustmetallide, sulamite ja terase peamise koostisosana.
- Sulam, milles kasutatakse raua või terase tootmiseks süsinikku, niklit, kroomi ja mitmesuguseid muid elemente.
- magnetites.
- Metallist valmistoodetes.
- Tööstusseadmetes.
- Transpordivarustuses.
- Tööriistades.
- Mänguasjades ja spordikaupades.
Raud moodustab 5% maakoorest ning on üks levinumaid ja enim kasutatavaid metalle. Seda elementi leidub ka lihas, kartulis ja köögiviljades ning see on loomadele ja inimestele hädavajalik. See on hemoglobiini lahutamatu osa. Metall on välimuselt hallikas ning väga plastiline ja tempermalmist. Lahustub kergesti lahjendatud hapetes ja on reaktsioonivõimeline. Peamised rauakaevanduspiirkonnad on Hiina, Austraalia, Brasiilia, Venemaa ja Ukraina.
