ما هي كثافة الحديد

الحديد هو عنصر كيميائي يرمز له بالرمز Fe ويحتوي على 26 بروتونا، وهو من المعادن الموجودة في السلسلة الانتقالية الأولى ويعد العنصر الأكثر شيوعا على سطح الأرض، كما يشكل الحديد جزءا كبيرا من القلب الخارجي والداخلي للأرض. وتعود وفرة الحديد في الكواكب الصخرية مثل الأرض إلى وفرة الإنتاج الذي يحدث عند الانصهار داخل النجوم ذات الكتلة العالية، حيث يتم إنتاج الحديد في المرحلة الأخيرة قبل انهيار المستعر الأعظم والذي يشع الحديد في الفضاء .

عنصر الحديد

مثل العناصر الأخرى في مجموعة العناصر 8، يمكن للحديد أن يكون في حالات أكسدة متعددة تتراوح بين -2 و+7، وعلى الرغم من أن +2 و+3 هي الأكثر شيوعا، يتواجد الحديد العنصري في النيازك والبيئات الأكسجينية الأخرى المنخفضة. ومع ذلك، يتفاعل الحديد مع الأكسجين والماء، وتظهر الأسطح الطازجة للحديد باللون الفضي اللامع، لكنه يتأكسد في الهواء العادي ليصبح صدئا، وبشكل مختلف عن المعادن التي تشكل طبقات أكسيد محمية، حيث تحتل أكاسيد الحديد مساحة أكبر من المعدن نفسه وبالتالي تتسبب في تقشر الحديد وظهور الأسطح الطازجة للتآكل.

كثافة الحديد

1- كثافة الحديد : 7.874 جرام / سم 3
2- الرمز الذري : Fe .
3- لعدد الذري : 26
4- فئة العنصر : المعادن الانتقالية .
5- نقطة الانصهار : 2800 درجة فهرنهايت (1538 درجة مئوية) .
6- نقطة الغليان : 5182 درجة فهرنهايت (2862 درجة مئوية)
7- الصلابة : 4

استخدامات الحديد

يعود استخدام معدن الحديد إلى العصور القديمة، وعلى الرغم من وجود سبائك النحاس التي تتميز بدرجات حرارة انصهار منخفضة، إلا أن الحديد النقي يعتبر الأنسب. ومن الصعب الحصول على الحديد النقي عن طريق الصهر بسبب تأثير الشوائب، خاصة الكربون، الذي يؤثر بشكل كبير على قوة المعدن. يتم إنتاج الحديد الخام في أفران صخرية بتخفيض الخام بواسطة فحم الكوك إلى حديد الخنزير، والذي يحتوي على نسبة عالية من الكربون، ومن ثم يتم تنقيته بمزيج من الأكسجين لتقليل نسبة الكربون إلى الحد الأمثل لجعله صلبا .

يعتبر الفولاذ وسبائك الحديد المكونة من معادن أخرى من أكثر المعادن الصناعية شيوعا إلى حد كبير، وذلك لوجود مجموعة كبيرة من الخصائص المرغوبة والصخور الحاملة للكثير، كما تستخدم مركبات الحديد الكيميائية في العديد من الاستخدامات، ويمكن إشعال أكسيد الحديد الممزوج بمسحوق الألومنيوم لإنشاء تفاعل الثرمايت المستخدم في لحام وخامات التنقية، ويشكل الحديد مركبات ثنائية مع الهالوجينات، ومن بين مركباته الفلزية العضوية هو الفيروزين .

خصائص الحديد

الحديد يلعب دورا هاما في علم الأحياء، حيث يتكون مركبات مع أكسجين جزيئي في الهيموجلوبين والميوغلوبين. هاتان المركبتان هما بروتينات نقل الأكسجين الشائعة في الكائنات الفقارية. وبالإضافة إلى ذلك، يكون الحديد المعدن النشط في العديد من إنزيمات الأكسدة والاختزال الهامة التي تشارك في عملية التنفس الخلوي والأكسدة، وتقييم النباتات والحيوانات. في الذكور البالغين، يحتوي الذكور على حوالي 3.8 غرام من الحديد، بينما تحتوي الإناث على 2.3 غرام، ويتم توزيع الحديد في الهيموجلوبين وفي جميع أنحاء الجسم. يعتبر الحديد عنصرا حاسما في عملية التمثيل الغذائي لمئات البروتينات والإنزيمات، التي تشارك في وظائف مختلفة في الجسم مثل نقل الأكسجين وتخليق الحمض النووي. كما يستخدم لتقييم الخواص الميكانيكية للحديد وسبائكه من خلال مجموعة متنوعة من الاختبارات مثل اختبار برينل واختبار روكويل واختبار صلابة فيكرز .

وتتسم البيانات الموجودة على الحديد بالتناسق حتى يمكن استخدامها في معايرة القياسات أو مقارنة الاختبارات. وعلى الرغم من ذلك، فإن الخصائص الميكانيكية للحديد تتأثر بشكل كبير بنقاوة العينة. فعلى سبيل المثال، تكون بلورات الحديد النقية أكثر مرونة من الألومنيوم. ويعتبر الحديد الصناعي الأنقى بنسبة 99.99٪ وأحد أنواع الحديد الأكثر صلابة، حيث يصل مستوى صلابته إلى 20-30 برينل. وتزيد نسبة الكربون في الحديد من صلابته ومقاومته، وتحقق أقصى صلابة عند نسبة كربون تبلغ 0.6٪. ورغم أن سبيكة الحديد تكون قليلة المقاومة للشد، فإنه من السهولة التعامل معها مقارنة بالروثينيوم والأوزميوم الثقيلة .