خواص الحديد

‘);
}

خواصّ الحديد

الخواصّ الفيزيائيّة

الخاصيّة الفيزيائية (بالإنجليزية: Physical Property) هي تلك الخاصيّة التي يمكن توثيقها أو قياسها دون تغيير للتركيب الداخلي للمادة، وتستخدم الخصائص الفيزيائية لمراقبة ووصف المادة،^[٥] من الأمثلة على الخصائص الفيزيائية للحديد:^[٢]

• درجة انصهاره (1535) درجة مئويّة.
• درجة غليانه (2750) درجة مئويّة.
• كثافته (7.874) غرام/سم³.
• كتلته الذرية (55.845) غرام/مولٍ

الخواصّ الكيميائيّة

الخاصيّة الكيميائية (بالإنجليزية: Chemical Property) هي تلك الخاصيّة التي يمكن رصدها فقط اذا حدث تغيّر كيميائي يغير من التركيب الداخلي للمادة، وتستخدم لوصف سلوك المادة عند تعريضها لبعض المواد مثل الهواء والماء والحموض والقواعد وغيرها،^[٥] ومن الأمثلة على الخصائص الكيميائية:^[٤]

• يتفاعل مع الكبريت والفسفور والسيليكون والكربون والبورون والهالوجينات كالفلور، والكلور، والبروم، واليود.
• يتفاعل مع الحموض المخففة.
• يصدأ عند تعرضه للهواء الرطب و بوجود ثاني اكسيد الكربون والأكسجين مكوناً صدأ الحديد (بالإنجليزيّة: Iron Rust) او ما يعرف بأكسيد الحديديك المائيّ (بالإنجليزيّة: Hydrated Ferric Oxide).

الخواصّ الميكانيكيّة

الخاصيّة الميكانيكيّة (بالإنجليزيّة: Mechanical Property) هي تلك الخاصيّة التي توضح كيف تستجيب المادة عند تعرُّضها لإجهاد أو ضغط احاديّ ؛ أي ضغط بإتجاهٍ واحدٍ ،^[٦] ومن الأمثلة على الخصائص الميكانيكيّة:^[٧]

• المرونة (بالإنجليزية Elasticity:) 200 Mpa
• الصلادة (بالإنجليزيّة: Hardness) على مقياس برينيل تساوي 146 وعلى مقياس فيكيرز 150 وعلى مقياس روكويل أ 49 وعلة مقياس روكويل ب 79.
• قوة المقاومة ( بالانجليزية :Strength) 540 Mpa

استخدامات الحديد

يستخدم الحديد في العديد من القطاعات مثل الإلكترونيات والتصنيع والسيارات والبناء والتشييد،^[٧] 90% من المعادن المكررة في الوقت الحالي هو الحديد.^[١]
فيما يأتي بعض الأمثلة على استخدامات الحديد:^[١]

• صناعة الفولاذ الكربوني (بالإنجليزيّة: Steel) وهو من انواع السبائك المكونة من الحديد والكربون بنسب مختلفة، ويستخدم في الهندسة المدنية لصناعة قضبان التسليح.
• صناعة الفولاذ الكربوني المدمج مع عناصر اخرى (بالإنجليزيّة: Alloy Steel) مثل النيكل والكروم والفاناديوم والتنغستن والمنغنيز، وهو أقوى وأكثر صلابة من الفولاذ الكربوني ويستخدم في صناعة الجسور وأعمدة الكهرباء وسلاسل الدراجات وأدوات القطع وبراميل البندقية.
• صناعة الفولاذ المقاوم للصدأ (بالإنجليزيّة: Stainless Steel) يحتوي على 10.5% من الكروم و معادن أخرى مثل النيكل، الموليبدينوم، التيتانيوم والنحاس تضاف لزيادة قوتها وتستخدم في العمارة، المحامل، أدوات المائدة، الأدوات الجراحية والمجوهرات.
• صناعة الحديد الصبّ (بالإنجليزيّة: Cast Iron) والذي يحتوي على 3-5 % من الكربون. يتم استخدامه في صناعة الأنابيب والصمامات والمضخات. والجدير بالذكر أنّه ليس صلبا مثل الفولاذ ولكنه أرخص بكثير.
• صناعة المغناطيس من الحديد وسبائكه ومركباته.
• تُستخدم محفزات الحديد (بالإنجليزيّة: Iron Catalysts) في عملية هابر (بالإنجليزيّة: Haber process) لإنتاج الأمونيا، وفي عملية فيشر – تروبش بالإنجليزيّة: Fischer–Tropsch process) لتحويل الغاز الخام (مزيجٌ من الهيدروجين وأول أكسيد الكربون) إلى وقود سائل.
• يستخدم في صناعة وسائل النقل.^[٧]
• صناعة الألعاب والمعدات الرياضية.^[٧]
• صناعة الآلات الصناعية.^[٧]

دور الحديد البيولوجيّ

الحديد عنصر مهمًّ لجميع أشكال الحياة بشكل عامّ وهو عنصرٌ غير سامٍ، و يحتوي جسم الإنسان الطبيعيّ على حوالي 4 غرام من الحديد و يحتاج جسم الانسان إلى جرعةٍ تتراوح بين 10-18ملغ من الحديد كل يوم، وتجدر الإشارة إلى أنّ نقص الحديد في الجسم يؤدي إلى الإصابة بمرض فقر الدّم ( بالانجليزية :Anemia) ،^[١] وهناك العديد من الأطعمة التي تحتوي على كميّةٍ كبيرةٍ من الحديد مثل اللحوم، مثل لحم البقر، الديك الرومي، الدجاج المأكولات البحرية مثل الجمبري والمحار والتونة و الخضروات، مثل: السبانخ، والبازيلاء، والقرنبيط، والبطاطا الحلوة، والفاصوليا، والخبز، والحبوب مثل: خبز القمح الكامل، والأرز المخصب، والأطعمة الأخرى مثل: الفول، والعدس، ومعجون الطماطم، والتوفو، والدبس.^[٨]

الحديد يعدّ من أهم مكونات الهيموغلوبين (بالإنجليزيّة: Hemoglobin) الموجود في خلايا الدم الحمراء إذ يتكون الهيموجلوبين بشكل رئيسيّ من الحديد والبروتين وتتمثّل وظيفة الهيموغلوبين بحمل الأكسجين من الرئتين إلى خلايا الجسم المختلفة. كما يَستَخدِم جسمُ الإنسان الحديدَ لإنتاج جزيئات (ATP) التي تمثّل المصدر الرئيسي للطاقة في جسم الانسان، والانخفاض في مستويات الحديد سيؤدي إلى نقص الطاقة وسيشعر الشخص بالإرهاق والتعب. وإضافةً إلى ذلك بما أن كمية الأكسجين التي سوف تصل إلى خلايا الجسم المختلفة ستكون أقلّ فإن عمليات خلايا الجسم المختلفة ستتأثر بشكل سلبيّ.^[٩]

يُبقي الحديد النباتات والحيوانات على قيد الحياة، وله دورٌ مهمٌّ في تكوين صبغة الكلوروفيل في النباتات، وتُستخدَم كبريتات الحديد (FeSO₄) لعلاج مرض فقر الدمّ.^[٢]

الوفرة الطبيعية للحديد

أكثر خامات الحديد انتشاراً هو خام الهيماتايت (بالإنجليزيّة: hematite)، ولكن يمكن استخراج الحديد من خامات اخرى مثل المغنتايت والتاكونايت. يتم استخراج وإنتاج الحديد بكميات تجارية باستخدام فرن الصهر (بالإنجليزيّة: Blast Furnace) بحيث يسخّن خامُ الهيماتايت أو المغنتايت مع فحم الكوك (الكربون) والحجر الجيري (كربونات الكالسيوم) فيَنتُج الحديد الخنزير (بالإنجليزيّة: Pig Iron) الذي يحتوي على حوالي 3% من الكربون والشوائب الأخرى.^[١]

المراجع

1. ^^أبتثجحTaylor and Francis (1-12-2014), ” Iron “، www.rsc.org, Retrieved 24-12-2018. Edited.
2. ^^أبتثجsteve gagnon (1-12-2018), “iron”، www.education.jlab.org, Retrieved 24-12-2018. Edited.
3. ↑gloria lotha (17-1-2018), “Anglo-Saxon people”، www.britannica.com, Retrieved 24-12-2018. Edited.
4. ^^أبgloria lotha (7-6-2007), “iron-chemical-element”، www.britannica.com, Retrieved 24-12-2018. Edited.
5. ^^أبSamantha Ma (24-5-2016), “Properties_of_Matter”، www.libertext.com, Retrieved 24-12-2018. Edited.
6. ↑David Roylance (1-1-2008), “MECHANICAL PROPERTIES OF MATERIALS”، www.web.mit.edu, Retrieved 24-12-2018. Edited.
7. ^^أبتثجazom (11-7-2013), “Iron (Fe) – Properties, Applications”، www.azom.com, Retrieved 24-12-2018. Edited.
8. ↑ Agata Blaszczak (22-8-2017), “Facts About Iron”، www.livescience.com, Retrieved 24-12-2018. Edited.
9. ↑ScienceStruck Staff (26-3-2018), “Iron: Uses of Iron”، www.sciencestruck.com, Retrieved 24-12-2018. Edited.