2. Определение железа-вещества.

Железо может существовать в виде двух кристаллических решёток: a- и g- объёмно-центрированной кубической (ОЦК) и гранецентрированной кубической (ГЦК). Ниже 910 °С устойчиво a - Fe с ОЦК-решёткой (а = 2,86645 при 20°С). Между 910°С и 1400°С устойчива g-модификация с ГЦК-решёткой (а = 3,64 ).³

Простое вещество железо — ковкий металл серебристо-белого цвета с высокой химической реакционной способностью: железо быстро корродирует при высоких температурах или при высокой влажности на воздухе. В чистом кислороде железо горит, а в мелкодисперсном состоянии самовозгорается и на воздухе.

Химические свойства простого вещества – железа:

1. На воздухе железо легко окисляется в присутствии влаги (ржавление):

4Fe + 3O₂ + 6H₂ O → 4Fe(OH)₃

Накалённая железная проволока горит в кислороде, образуя окалину – оксид железа (II, III):

3Fe + 2O₂ → Fe₃O₄

3Fe+2O₂→(Fe ^IIFe₂ ^III)O₄   (160 °С)

2)     При высокой температуре (700–900°C) железо реагирует с парами воды:

3Fe + 4H₂O  –^t°→  Fe₃O₄ + 4H₂­

 

2. Железо реагирует с неметаллами при нагревании:

2Fe+3Cl₂→2FeCl₃   (200 °С)

2Fe + 3Br₂  –^t°→  2FeBr₃

Fe + S  –^t°→  FeS (600 °С)

Fe+2S → Fe⁺²(S₂^-1)   (700°С)

4)       В ряду напряжений стоит левее водорода, реагирует с разбавленными кислотами НСl и Н₂SO₄, при этом образуются соли железа(II) и выделяется водород:

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂­ (реакции проводятся без доступа воздуха, иначе Fe⁺² постепенно переводится кислородом в Fe⁺³ )

Fe + H₂SO₄(разб.) → FeSO₄ + H₂

­

В концентрированных кислотах–окислителях железо растворяется только при нагревании, оно сразу переходит в катион Fе³⁺:

2Fe + 6H₂SO₄(конц.)  –^t°→  Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂­ + 6H₂O

Fe + 6HNO₃(конц.)  –^t°→  Fe(NO₃)₃ + 3NO₂­ + 3H₂O

(на холоде концентрированные азотная и серная кислоты пассивируют железо).

5)     Железо вытесняет металлы, стоящие правее его в ряду напряжений из растворов их солей.

Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

Железный гвоздь, погруженный в голубоватый раствор медного купороса, постепенно покрывается налетом красной металлической меди

6) Амфотерность железа проявляется только в концентрированных щелочах при кипячении:

Fе + 2NaОН _{(50 %)} + 2Н₂O= Nа₂[Fе(ОН)₄]↓+ Н₂↑

и образуется осадок тетрагидроксоферрата(II) натрия.

Техническое железо — сплавы железа с углеродом: чугун содержит 2,06-6,67 % С, сталь 0,02-2,06 % С, часто присутствуют другие естественные примеси (S, Р, Si) и вводимые искусственно специальные добавки (Мn, Ni, Сr), что придает сплавам железа технически полезные свойства – твердость, термическую и коррозионную стойкость, ковкость и др.⁴

3. Железо в крови человека

В живых организмах железо является важным микроэлементом, катализирующим процессы обмена кислородом (дыхания). Основным внутриклеточным депо железа является глобулярный белковый комплекс — ферритин. Недостаток железа проявляется как болезнь организма: хлороз у растений и анемия у животных.

Обычно железо входит в ферменты в виде комплекса, называемого гемом. В частности, этот комплекс присутствует в гемоглобине — важнейшем белке, обеспечивающем транспорт кислорода с кровью ко всем органам человека и животных. И именно он окрашивает кровь в характерный красный цвет. В организм животных и человека железо поступает с пищей. Наиболее богаты им печень и мясо, в меньшей степени яйца, бобовые, семена тыквы и кунжута, цельнозерновые крупы, а также некоторые виды зелени — тимьян, петрушка, полевой салат. Долгое время список железосодержащих продуктов возглавлял шпинат, ошибочно внесённый из-за опечатки в результатах анализа (был потерян «лишний» ноль после запятой).⁵

Норма железа в крови – самый важный показатель, от которого зависит большинство процессов, протекающих в организме. Железо является компонентом огромного количества ферментов и главной составляющей гемоглобина. Без железа не могут осуществляться кроветворный и дыхательный процессы, а также биологические окислительные и восстановительные реакции. Железо в крови здорового человека присутствует в количестве 4-5 граммов, и в большей части концентрируется в гемоглобине. От уровня гемоглобина зависит общее состояние организма. Если в крови железа недостаточно, начинает развиваться железодефицитная анемия. При избытке железа – могут появляться еще более опасные заболевания.

Излишки железа организм накапливает во внутренних органах, чаще всего в печени, сердце или поджелудочной железе. Такие скопления могут приводить к патологиям этих органов. Функции печени и поджелудочной железы нарушаются, а накопление в сердце может даже привести к его внезапной остановке. Повышенный уровень железа осложняет течение таких патологий, как болезнь Паркинсона и Альцгеймера, и может способствовать появлению злокачественных образований.

Избыток железа может указывать на течение в организме различных серьезных заболеваний:

1. Гемохроматоз. Генетическая болезнь, передающаяся по наследству, при которой железо совершенно не выводится из организма, а скапливается в крови и клетках органов.

2. Апластическая анемия. Нарушение вызвано изменением количества клеток крови, когда молодые, неспособные к функционированию эритроциты появляются раньше, чем успели утилизироваться старые.

3. Гемолитическая анемия. Причиной заболевания считается выделение гемоглобина в плазму крови, из-за активного разрушения эритроцитов. Взамен разрушенных элементов, эритроциты поступают из накоплений до полного истощения резервных запасов.

4. Гиперхромная анемия. Развивается от недостатка витаминов группы В и фолиевой кислоты, которые незаменимы в процессе синтеза гемоглобина. Дефицит этих элементов приводит к тому, что железо поступает в кровь без связи с глобином (белок), а отслужившие эритроциты не могут утилизироваться до появления новых.

5. Нефрит. Болезнь почек, при которой нарушается утилизация старых элементов из крови.

Уровень железа может повышаться вследствие длительного приема лекарств, особенно гормонов и средств контрацепции.⁶

Уровень железа в крови измеряется в микромоль на литр крови. Ниже представлена таблица значений нормы для разных возрастов.