Železo: Razlika med redakcijama

Po masi je najpogostejši element na [[Zemlja|Zemlji]], saj tvori večino Zemljinega zunanjega in notranjega [[Zemljino jedro|jedra]]. V [[Zemljina skorja|Zemljini skorji]] je četrti najpogostejši element. Njegovo obilje v [[Zemeljski planet|zemeljskih planetih]] kakat je posledica [[Jedrsko zlivanje|jedrskega zlivanja]] v zelo masivnih zvezdah ([[zvezdna nukleosinteza]]), v katerem v zadnji jedrski reakciji, ki je [[Eksotermna reakcija|eksotermna]], nastaja ⁵⁶Ni, ki razpade na najpogostejša železova [[izotop]]a ⁵⁶Fe (~ 92 %) in ⁵⁴Fe (~ 6 %). Radioaktivni nikelj je zato zadnji element, ki nastane pred silovitim propadom [[Supernova|supernove]], po katerem se kot predhodnik radionukleotida železa razprši po vesolju. Železo in nikelj sta zato najpogostejši kovini v kovinskih [[meteorit]]ih in skorjah [[planet]]ov, kakršna je Zemlja.

Ohlajajoče se raztaljeno železo začne kristalizirati pri 1538 °C kot δ-alotrop, ki ima [[Kristalna struktura|kristalno strukturo]] telesno centrirane kocke. Z nadaljnjim ohlajanjem se pri 1394 °C pretvori v γ-alotrop ([[Avstenit|avstenit]]), ki ima kristalno strukturo ploskovno centrirane kocke. Pri temperaturi 912 °C se struktura ponovno pretvori v telesno centrirano kocko ali α-železo ([[Ferit|ferit]]). Pri 770 °C ([[Curiejeva temperatura]], T_c) se železo še zadnjikrat pretvori in postane [[Magnet|magnetno]]. Pri prehodu skozi Curiejevo temperaturo se kristalna struktura ne spremeni, pač pa se spremeni »domena strukture«, v kateri vsebuje vsaka domena železo s posebnim [[Spin|elektronskim spinom]]. V nemagnetiziranem železu so vsi elektronski spini atomov znotraj ene domene obrnjeni v eno smer, v drugi domeni pa v drugo smer, tako da se njihov učinek izniči. Rezultat je nemagnetno železo. V magnetiziranem železu so vsi elektronski spini usklajeni, tako da se magnetni učinki sosednjih domen medsebojno krepijo. Čezudi vsebuje vsaka domena več milijard atomov, je zelo majhna in ima premer samo približno 10 mikrometrov.<ref name="Bramfitt">B.L. Bramfitt, A.O. Benscoter (2002). ''The Iron Carbon Phase Diagram. Metallographer's guide: practice and procedures for irons and steels''. ASM International. str. 24–28. ISBN 978-0-87170-748-2.</ref> Pri tlakih nad približno 10 GPa in temperaturah nekaj sto K ali manj, se struktura α-železa pretvori v heksagonalni gosto pakirani sklad, ki je znana tudi kot ε-železo. Pri višjih temperaturah se v ε-železo pretvori tudi γ-železo, vendar je zato potrebna višja temperatura. β-faza, če sploh obstaja, bi se lahko pojavila šele pri tlaku najmanj 50 GPa in temperaturi najmanj 1500 K. Zanjo se domneva, da bi lahko imela [[Ortorombski kristalni sistem|ortorombsko]] strukturo ali strukturo z dvojnim gosto pakiranim skladom.<ref name=Boehler/>

Železo je v večini spojin v [[Oksidacijsko stanje|oksidacijskih stanjih]] +2 in +3. Železove(II) spojine so znane tudi kot fero, železove(III) spojine pa kot feri spojine. Železo se pojavlja tudi v višjih oksidacijskih stanjih, na primer +6 v purpurnem [[kalijev ferat|kalijevem feratu]] (K₂FeO₄). V oksidacijskem stanju +4 je pogost vmesni produkt v številnih biokemijskih oksidacijskih reakcijah.<ref>W. Nam (2007). ''High-Valent Iron(IV)–Oxo Complexes of Heme and Non-Heme Ligands in Oxygenation Reactions''. Accounts of Chemical Research '''40''' (7): 522–531. doi: 10.1021/ar700027f. PMID 17469792.</ref><ref name="Holleman">A.F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg (1985). ''Iron''. Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 91.–100. izdaja. Walter de Gruyter. str. 1125–1146. ISBN 3-11-007511-3.</ref> V številnih organokovinskih spojinah ima tudi formalna oksidacijska stanja +1, 0, -1 ali celo -2. Oksidacijska stanja in druge značilnosti vezi se pogosto preučujejo z Mössbauerjevo spektroskopijo.<ref>W.M. Reiff, G.J. Gary (1984). ''Mössbauer Spectroscopy and the Coordination Chemistry of Iron''. Mössbauer spectroscopy applied to inorganic chemistry. Springer. str. 245–283. ISBN 978-0-306-41647-7.</ref> Obstaja tudi veliko spojin, v katerih ima železo mešano valenco. Barvilo [[prusko modro]] (Fe₄(Fe[CN]₆)₃), na primer, vsebuje centre Fe²⁺ in Fe³⁺.<ref name=Holleman/> Barvilo se je uporabljalo za tradicionalno modro fotografsko kopiranje tehničnih načrtov.<ref>M. Ware (1999). ''An introduction in monochrome. Cyanotype: the history, science and art of photographic printing in Prussian blue''. NMSI Trading Ltd. str. 11–19. ISBN 978-1-900747-07-3.</ref>

Tržno železo se razvršča na podlagi čistosti in vsebnosti dodatkov. Surovo železo ima 3,5-4,5 % ogljika<ref name="Camp">C.J. McIntyre, F.C. Blaine (1920). ''The Making, Shaping and Treating of Steel''. Pittsburgh: Carnegie Steel Company. str. 173–174. ISBN 1-147-64423-3.</ref> in različne količine nečistoč, najpogosteje žvepla, silicija in fosforja. Zanimivo je samo kot vmesni produkt za proizvodnjo litine in jekla. Z zmanjšanjem vsebnosti nečistoč, kot sta žveplo in fosfor, ki slabšajo lastnosti železa, nastane siva litina, ki vsebuje 2-4% ogljika, 1-6% silicija in manjšo količino mangana. [[Tališče]] sive litine je 1140-1200 °C in je nižje od tališč obeh njenih glavnih komponent. Njene mehanske lastnosti so zelo odvisne od oblike ogljika v zlitini.