Феррум — железо как химический элемент¶

Феррум (лат. Ferrum) — международное латинское название химического элемента железа, обозначаемого символом Fe. Термин происходит от латинского слова ferrum, которым в Древнем Риме называли железо и изделия из него. В периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева железо занимает 26-е место, относится к группе VIII (в современной нотации — к 8-й группе), четвёртому периоду, является переходным металлом. Название «феррум» используется в международной химической номенклатуре, в формулах соединений, в медицинской и технической терминологии, тогда как в русском языке бытовое и научное название элемента — железо.

¶Происхождение названия

Латинское ferrum зафиксировано в текстах античных авторов. Существуют версии о связи слова с финикийским или этрусским языком, однако единой этимологии нет. От корня ferrum образованы многие современные термины: «феррит», «ферриты», «ферросплавы», «ферромагнетизм», «ферритин». В химической литературе приставка «ферро-» (ferro-) обозначает присутствие двухвалентного железа или железа в целом, а «ферри-» (ferri-) — трёхвалентного.

¶Положение в периодической системе и свойства

Железо — элемент с атомным номером 26 и атомной массой около 55,85 а. е. м. Электронная конфигурация внешних оболочек — 3d⁶4s². Наиболее характерные степени окисления: +2 и +3; реже встречаются +6 (ферраты) и промежуточные состояния. Простое вещество — серебристо-белый пластичный металл с температурой плавления около 1538 °C и температурой кипения около 2862 °C. Железо обладает выраженными ферромагнитными свойствами, которые исчезают выше точки Кюри (около 770 °C).

Для железа характерны несколько кристаллических модификаций (аллотропных форм), важнейшие из которых — α-железо с объёмно-центрированной кубической решёткой и γ-железо с гранецентрированной кубической решёткой. Переходы между ними лежат в основе термической обработки стали.

¶Нахождение в природе

Железо — один из самых распространённых элементов земной коры и занимает второе место среди металлов после алюминия. В природе встречается в виде руд: магнетит (Fe₃O₄), гематит (Fe₂O₃), лимонит, сидерит (FeCO₃), пирит (FeS₂). Значительные запасы сосредоточены в России — Курская магнитная аномалия, месторождения Урала, Сибири, Кольского полуострова. Железо входит в состав ядра Земли и многих метеоритов, а также является essential-элементом для живых организмов: входит в гемоглобин крови, цитохромы, ферредоксины.

¶История освоения

Метеоритное железо использовалось человеком ещё в древности — из него изготовляли украшения и орудия. Сыродутный способ получения железа из руды, освоенный около XII века до н. э., положил начало железному веку. На территории России железоделательные промыслы известны с I тысячелетия до н. э.; крупными центрами позднее стали Устюжна, Тула, Урал. В XIX–XX веках развитие металлургии привело к массовому промышленному производству чугуна и стали.

¶Применение

Основная часть добываемого железа идёт на производство стали и чугуна. Чистое железо применяется ограниченно — в электротехнике, для изготовления сердечников, в порошковой металлургии. Сплавы железа с углеродом и легирующими добавками (хром, никель, марганец, молибден) составляют основу конструкционных, инструментальных и нержавеющих материалов. Соединения железа используются как катализаторы, пигменты (железный сурик, охра), в медицине — препараты двухвалентного и трёхвалентного железа при железодефицитной анемии.

¶Биологическая роль

В организме человека содержится около 4–5 граммов железа. Оно входит в состав гемоглобина, миоглобина и ряда ферментов, участвует в переносе кислорода и окислительно-восстановительных реакциях. Недостаток железа вызывает анемию, избыток — гемохроматоз. Суточная потребность взрослого человека составляет примерно 10–20 мг.

¶Значение в промышленности России

Россия располагает крупной сырьевой базой и развитой чёрной металлургией. Крупнейшие предприятия — Магнитогорский, Череповецкий, Новолипецкий металлургические комбинаты. Железо и его сплавы остаются базовым конструкционным материалом современной техники и строительства.

Источники: Большая российская энциклопедия; Химическая энциклопедия; учебные курсы по общей и неорганической химии; материалы по металлургии чёрных металлов.