14. november 2002 - 16:57
#5
jern
jern: grundstof, kemisk tegn Fe; atomvægt 55,85, atomnr. 26, smeltepunkt 1528 °C, kogepunkt 3235 °C, vægtfylde 7,86; vigtigste valenser 2 (i ferroforbindelser) og 3 (i ferriforbindelser). Isotoper: 56 (91,6 %), 54 (6 %), 57 (2,1 %) og 58 (0,28 %). Rent jern er et sølvhvidt, sejt, ret blødt metal, der let lader sig magnetisere og hvis elektriske ledningsevne er ca. en sjettedel af kobbers. Op til 906 °C har det et kubisk rumcentreret krystalgitter (alfajern); mellem 906 °C og 1410 °C er kun det kubisk fladecentrerede gitter stabilt (gammajern), og i temperaturområdet 1410-1528 °C bliver jernet igen kubisk rumcentreret (deltajern). Forekommer kun frit i naturen i ubetydelige mængder som jernmeteoritter, selv om ca. 5 % af jordskorpens vægt udgøres af jern. Hvis man betragter hele jordkloden, er 37 % heraf jern, fordi jordkernen formodes at bestå af jern og nikkel. Som følge af jernets uædle natur vil det altid forekomme bundet i den tilgængelige del af jordskorpen. De vigtigste jernmalme er Fe2O3(hæmatit, jernglans, rødjernsten), Fe3O4 (magnetit, magnetjernsten eller sortmalm), FeCO3 (jernspat) og FeS2 (svovlkis, pyrit). De største malmlejer forekommer i USA omkring Øvresøen samt i Rusland, i det sydlige Ural. Vigtige europæiske lejer findes i Frankrig (Lorraine), Midtengland, N-Sverige og Tyskland (Ruhr); i forhold hertil er de i Danmark forekommende lejer af myremalm ubetydelige. Man regner med, at Jordens reserver af udnyttelig jernmalm er ca. 84,5 milliarder t, hvoraf størstedelen findes i Asien og Sydamerika. Udvinding af jern (eller rigtigere: jernlegeringer) af jernmalm sker ved reduktion, dvs. fjernelse af ilt fra jernmalmens oxider. Dette sker først og fremmest ved hjælp af kulstof i form af koks eller trækul. Denne proces finder sted i højovne; det herved dannede råjern, der er meget urent, indeholder 3-5 % kulstof. Størstedelen af det flydende råjern, som tappes fra højovnens bund, fyldes i store råjernsblandere, hvor forskellene i sammensætningen udlignes, og transporteres derefter til stålværker. Her renses det, og råjernets kulstofindhold nedsættes til mellem 0,1 % og 1,2 %. På denne måde fås de forskellige stålkvaliteter, som yderligere kan forbedres ved tillegering af forskellige metaller som krom, nikkel og molybdæn. Alt efter hvilken fremgangsmåde der anvendes ved råjernets omdannelse til stål, taler man om Siemens-Martin-stål (SM-stål), Bessemer-stål, Thomas-stål, elektrostål eller LD-stål. En mindre del af råjernet omsmeltes i kupolovne sammen med koks, kalk og gammelt jern (skrot) og bruges derefter direkte som støbejern med et kulstofindhold omkring 3,5 %. Foruden med kulstof kan jernmalm reduceres med luftarter, f.eks. kulilte, uden at der sker smeltning. Herved dannes ren jernsvamp, der knust som pulver udgør et vigtigt råmateriale for fremstilling af genstande ved pulverpresning. Jern er i form af forskellige (over ét tusind) typer stål og støbejern det mest benyttede metal. Som rent metal finder jern dog kun ringe anvendelse. Man kender mindre brugsgenstande af jern fra ægyptiske gravkamre fra omkring år 4000 f.Kr., og romerne foretog allerede omkring Kristi fødsel jernudvinding i relativ stor målestok. Først fra det 14. årh. begyndte udvinding af jern ved brug af højovne. Jern danner mange kemiske forbindelser, som finder anvendelse i den kemiske industri og inden for lægemiddelfremstillingen. Det teknisk vigtigste jernsalt er ferrosulfat (FeSO4, 7H2O, jernvitriol). Foruden til fremstilling af en lang række andre jernsalte anvendes det til garvning og inden for medicinalindustrien. Ferrihydroxid, Fe(OH)3, som forekommer frit i naturen, anvendes bl.a. som farvepigment (okker). Ferrioxid, Fe2O3, der dannes ved glødning af ferrihydroxid, er en almindelig handelsvare og anvendes p.gr. af sin hårdhed bl.a. til polering af glas og som farvestof (engelskrødt). Det vandholdige oxid 2Fe2O3, 3H2O kaldes rust. Det dannes ved indvirkning af fugtig og kulsyreholdig luft. Med svovl danner jern ferrosulfid, svovljern (FeS) og svovlkis (pyrit, FeS2), hvoraf der fremstilles store mængder teknisk svovlsyre. Ferriklorid, FeCl3, anvendes i kemigrafi til ætsning, ikke mindst af kobber, f.eks. ved fremstilling af trykte kredsløb til den elektrotekniske industri. Vigtige i industrien er endvidere forbindelserne kaliumferricyanid, K3Fe(CN)6, rødt blodludsalt, og kaliumferrocyanid, K4Fe(CN)6, gult blodludsalt.
jernmalm
jernmalm: de mineraler, som brydes fra naturlige forekomster med henblik på udvinding af jernindholdet. De vigtigste er rød hæmatit (Fe2O3), som indeholder op til 70 % jern (Sverige, Belgien, USA), brun hæmatit (2Fe2O3, 3H2O), der indeholder 57 % jern (Tyskland, Frankrig, Spanien) og magnetit (Fe3O4), med 72 % jern (Sverige, Norge, USA og Rusland).