Járn

Úr Wikipediu, frjálsa alfræðiritinu
Stökkva á: flakk, leita
   
Mangan Járn Kóbolt
  Rúþen  
Iron electrolytic and 1cm3 cube.jpg
Efnatákn Fe
Sætistala 26
Efnaflokkur Hliðarmálmur
Eðlismassi 7874,0 kg/
Harka 4,0
Atómmassi 55,845 g/mól
Bræðslumark 1808,0 K
Suðumark 3023,0 K
Efnisástand
(við staðalaðstæður)
Fast form
Lotukerfið

Járn (sem í forníslensku var efnt ísarn) er frumefni með efnatáknið Fe og er númer 26 í lotukerfinu.

Almennir eiginleikar[breyta]

Venjulegt járnatóm hefur 56 sinnum meiri massa en venjulegt vetnisatóm. Járn er algengasti málmurinn og er talið tíunda algengasta frumefnið í alheiminum. Jörðin er einnig af mestum hluta búin til úr járni (um 34,6% eftir þyngd). Lög jarðarinnar hafa að geyma mismunandi hlutföll af járni; kjarninn er til að mynda að miklum hluta úr járni meðan skorpan er aðeins um 5% gerð úr því. Það er mögulegt að innri kjarninn sé gerður úr einum járnkristalli þó að það sé líklegra að hann sé blanda af járni og nikkel. Þetta magn járns er talið orsakavaldur segulsviðs jarðar. Efnatákn þess, Fe er skammstöfun á latneska heitinu yfir járn, ferrum.

Járn er málmur sem að unninn er úr járngrýti og finnst yfirleitt aldrei í sinni náttúrulegu mynd. Til að ná járni á frumefnaformi, verður að ná út úr því óhreinindum með rýringu. Járn er notað í framleiðslu á stál, sem er ekki frumefni heldur málmblanda, lausn mismunandi málma (og stundum málmleysingja, þá sérstaklega kolefni).

Kjarni járns hefur hæstu bindiorku kjarneinda, þannig að það er þyngsta frumefnið sem framleitt er með kjarnasamruna og það léttasta með kjarnaflofnun. Þegar stjarna hefur að geyma nógan massa fer hún að framleiða járn. Þegar járnframleiðsla hefst getur hún ekki lengur framleitt orku í kjarna sínum og verður þá að sprengistjörnu.

Heimsfræðileg líkön með opin alheim spá um fyrir stigi þar sem, sökum hægs kjarnasamruna og kjarnaklofnunar, að allt muni breytast í járn.

Notkun[breyta]

Járn með miklu kolefni er ekki hægt að smíða, heyja eða hamra því þá springur það. Það er kallað steypujárn. Smíðajárn inniheldur lítið af kolefni og það verður mjúkt löngu áður en bræðslumarki er náð og þá er hægt að hamra það og teygja.

Járn er mest notað allra málma og er yfir 95% af framleiðslu allra málma í heiminum. Lágur kostnaður og hár styrkleiki gera það ómissandi, þá sérstaklega notkun þess við framleiðslu á bílum, skipskrokkum og burðarömmum bygginga. Stál er þekktasta málmblanda járns og kolefnis. Sum form sem að járn tekur á sig innihalda:

  • Hrájárn hefur 4% – 5% kolefni og innihledur mismunandi magn af aðskotaefnum eins og brennisteini, kísil og fosfór. Það er eingöngu markverkt sem millistig frá járngrýti yfir í steypujárn og stál.
  • Steypujárn inniheldur á bilinu 2% – 3.5% kolefni og lítilsháttar magn af mangani. Aðskotarefni í hrájarni sem að hafa neikvæð áhrif á efnaeiginleika þess, eins og brennisteinn og fosfór, eru að mestu leyti horfin. Bræðslumark þess er á bilinu 1420–1470 K, sem að er lægra en bæði uppistöðuefni þess. Það er mjög sterkt, hart og stökkt. Þegar hlutir úr steypujárni eru hamraðir, jafnvel hvítglóandi steypujárni, brotna þeir yfirleitt.
  • Kolefnisstál inniheldur á bilinu 0.5% til 1.5% kolefni, með að auki örlitlu magni af mangan, brennistein, fosfór og kísil.
  • Smíðajárn inniheldur minna en 0.5% af kolefni. Það er seigt og þjált en ekki jafn sambræðanlegt og hrájárn.
  • Járnblöndur innihalda mismikið magn af kolefni, ásamt öðrum málmum eins og króm, vanadín, mólýbden, nikkel, volfram, og svo framleiðis.
  • Járn (III) oxíð eru notuð í framleiðslu á segulminni í tölvum. Þau eru oft blönduð saman við önnur efnasambönd og halda seguleiginleikum sínum í lausn.