شیمی آهن. نحوه حفظ آهن موجود در غذا و ترکیب آن با سایر مواد

اهن(lat. Ferrum)، آهن، عنصر شیمیایی گروه هشتم سیستم تناوبی، عدد اتمی 26، جرم اتمی 55.847. منشاء هر دو نام لاتین و روسی عنصر به وضوح مشخص نشده است. آهن طبیعی مخلوطی از چهار نوکلید با اعداد جرمی 54 (محتوای مخلوط طبیعی 82/5 درصد وزنی)، 56 (66/91 درصد)، 57 (19/2 درصد) و 58 (33/0 درصد) است. پیکربندی دو لایه الکترونیکی بیرونی 3s 2 p 6 d 6 4s 2 است. به طور معمول ترکیباتی را در حالت های اکسیداسیون 3+ ( ظرفیت III ) و 2 + ( ظرفیت II ) تشکیل می دهد. ترکیباتی با اتم های آهن در حالت اکسیداسیون +4، +6 و برخی دیگر نیز شناخته شده است.

در سیستم تناوبی مندلیف، آهن در گروه VIIB قرار دارد. در دوره چهارم که آهن نیز به آن تعلق دارد، این گروه علاوه بر آهن شامل کبالت (Co) و نیکل (Ni) نیز می شود. این سه عنصر یک سه گانه را تشکیل می دهند و خواص مشابهی دارند.

شعاع اتم آهن خنثی 0.126 نانومتر، شعاع یون Fe 2+ 0.080 نانومتر و یون Fe 3+ 0.067 نانومتر است. انرژی های یونیزاسیون متوالی اتم آهن 7.893، 16.18، 30.65، 57، 79 eV است. میل ترکیبی الکترون 0.58 eV. بر اساس مقیاس پالینگ، الکترونگاتیوی آهن حدود 1.8 است.

آهن با خلوص بالا یک فلز خاکستری نقره ای براق و انعطاف پذیر است که به خوبی به روش های مختلف پردازش مکانیکی کمک می کند.

خواص فیزیکی و شیمیایی:در دماهای از دمای اتاق تا 917 درجه سانتیگراد و همچنین در محدوده دمایی 1394-1535 درجه سانتیگراد، -Fe با یک شبکه مکعبی بدنه و در دمای اتاق پارامتر شبکه وجود دارد. آ= 0.286645 نانومتر. در دماهای 917-1394 درجه سانتیگراد، -Fe با یک شبکه مکعبی وجه محور T پایدار است ( آ= 0.36468 نانومتر). در دمای اتاق تا 769 درجه سانتیگراد (به اصطلاح نقطه کوری)، آهن دارای خواص مغناطیسی قوی است (گفته می شود که در دماهای بالاتر، آهن مانند یک پارامغناطیس رفتار می کند). گاهی پارامغناطیس -Fe با شبکه مکعبی بدنه محور، پایدار در دمای 769 تا 917 درجه سانتیگراد، به عنوان اصلاح کننده آهن در نظر گرفته می شود و -Fe، پایدار در دماهای بالا (1394-1535 درجه سانتیگراد) -Fe نامیده می شود. طبق سنت (ایده هایی در مورد وجود چهار تغییر آهن زمانی به وجود آمد که آنالیز پراش اشعه ایکس هنوز وجود نداشت و اطلاعات عینی در مورد ساختار داخلی آهن وجود نداشت). نقطه ذوب 1535 درجه سانتی گراد، نقطه جوش 2750 درجه سانتی گراد، چگالی 7.87 گرم بر سانتی متر مکعب. پتانسیل استاندارد جفت Fe 2 + / Fe 0 0.447 ولت است، جفت Fe 3 + / Fe 2 + 0.771 ولت است.

هنگامی که آهن در دمای حداکثر 200 درجه سانتیگراد در هوا ذخیره می شود، به تدریج با یک لایه اکسید متراکم پوشانده می شود که از اکسید شدن بیشتر فلز جلوگیری می کند. در هوای مرطوب، آهن با یک لایه شل زنگ پوشیده می شود که مانع از دسترسی اکسیژن و رطوبت به فلز و از بین رفتن آن نمی شود. زنگ ترکیب شیمیایی تقریباً ثابتی ندارد.

آهن هنگام گرم شدن با اکسیژن (O) واکنش می دهد. هنگامی که آهن در هوا می سوزد، اکسید Fe 2 O 3 و هنگامی که آهن در اکسیژن خالص می سوزد، اکسید Fe 3 O 4 تشکیل می شود. اگر اکسیژن یا هوا از آهن مذاب عبور داده شود، اکسید FeO تشکیل می شود. هنگامی که گوگرد (S) و پودر آهن گرم می شوند، سولفید تشکیل می شود که فرمول تقریبی آن را می توان به صورت FeS نوشت.

هنگام گرم شدن، آهن با هالوژن ها واکنش می دهد. از آنجایی که FeF3 غیرفرار است، آهن در برابر فلوئور (F) تا دمای 200 تا 300 درجه سانتی گراد مقاوم است. هنگامی که آهن کلر می شود (در دمای حدود 200 درجه سانتیگراد)، FeCl3 فرار تشکیل می شود. اگر برهمکنش آهن و برم (Br) در دمای اتاق یا با حرارت دادن و افزایش فشار بخار برم اتفاق بیفتد، FeBr 3 تشکیل می شود. هنگامی که گرم می شود، FeCl 3 و به خصوص FeBr 3 هالوژن را جدا می کند و به هالیدهای آهن (II) تبدیل می شود. هنگامی که آهن و ید (I) واکنش نشان می دهند، یدید Fe 3 I 8 تشکیل می شود.

هنگام گرم شدن، آهن با نیتروژن (N) واکنش می دهد، نیترید آهن Fe 3 N، با فسفر (P) تشکیل می دهد، فسفید FeP، Fe 2 P و Fe 3 P، با کربن (C)، تشکیل کاربید Fe 3 C، با سیلیکون می دهد. (Si)، تشکیل چندین سیلیسید، به عنوان مثال FeSi.

در فشار بالا، آهن فلزی با مونوکسید کربن CO واکنش می دهد و مایع، در شرایط عادی، آهن بسیار فرار pentacarbonyl Fe(CO) 5 تشکیل می شود. کربونیل های آهن از ترکیبات Fe 2 (CO) 9 و Fe 3 (CO) 12 نیز شناخته شده اند. کربونیل های آهن به عنوان مواد اولیه در سنتز ترکیبات آلی آهن، از جمله ترکیب فروسن، عمل می کنند.

آهن فلزی خالص در آب و محلول های قلیایی رقیق پایدار است. آهن در اسیدهای سولفوریک و نیتریک غلیظ حل نمی شود، زیرا یک لایه اکسید قوی سطح آن را غیرفعال می کند.

آهن با اسیدهای سولفوریک هیدروکلریک و رقیق (تقریباً 20٪) واکنش می دهد و نمک های آهن (II) را تشکیل می دهد:

Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2

Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2

هنگامی که آهن با اسید سولفوریک 70% واکنش می دهد، واکنش به تشکیل سولفات آهن (III) ادامه می یابد:

2Fe + 4H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4) 3 + SO 2 + 4H 2 O

اکسید آهن (II) FeO دارای خواص اساسی است. اکسید آهن (III) Fe 2 O 3 ضعیف آمفوتر است و حتی با باز ضعیف تری نسبت به Fe(OH) 2، Fe(OH) 3 مطابقت دارد که با اسیدها واکنش نشان می دهد.

2Fe(OH) 3 + 3H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O

آهن (III) هیدروکسید Fe(OH) 3 دارای خواص آمفوتریک ضعیفی است. فقط با محلول های غلیظ قلیایی قادر به واکنش است:

Fe(OH) 3 + KOH = K

کمپلکس های هیدروکسی حاصل از آهن (III) در محلول های قلیایی قوی پایدار هستند. هنگامی که محلول ها با آب رقیق می شوند، از بین می روند و هیدروکسید آهن (III) Fe(OH) 3 رسوب می کند.

ترکیبات آهن (III) در محلول ها توسط آهن فلزی کاهش می یابد:

Fe + 2FeCl 3 = 3 FeCl 2

هنگام ذخیره محلول های آبی نمک های آهن (II)، اکسیداسیون آهن (II) به آهن (III) مشاهده می شود:

4FeCl 2 + O 2 + 2H 2 O = 4Fe(OH)Cl 2

از بین نمک های آهن (II) در محلول های آبی، پایدارترین نمک موهر دو آمونیوم و سولفات آهن (II) (NH 4) 2 Fe (SO 4) 2 6H 2 O است.

آهن (III) قادر به تشکیل سولفات‌های مضاعف با کاتیون‌های تک باردار مانند آلوم است، به عنوان مثال، زاج آهن پتاسیم KFe(SO 4) 2، آلوم آمونیوم آهنی (NH 4) Fe (SO 4) 2 و غیره.

هنگامی که کلر گازی (Cl) یا ازن روی محلول های قلیایی ترکیبات آهن (III) اثر می کند، ترکیبات فرات آهن (VI) تشکیل می شود، به عنوان مثال، فرات پتاسیم (VI) (K): K 2 FeO 4. گزارش هایی از تولید ترکیبات آهن (VIII) تحت تأثیر عوامل اکسید کننده قوی وجود دارد.

برای تشخیص ترکیبات آهن (III) در محلول، از واکنش کیفی یون‌های Fe 3+ با یون‌های تیوسیانات CNS استفاده می‌شود. هنگامی که یون های Fe 3+ با آنیون های CNS برهم کنش می کنند، تیوسیانات آهن قرمز روشن Fe(CNS) 3 تشکیل می شود. معرف دیگر برای یونهای Fe 3+ هگزاسیانوفرات پتاسیم (II) (K): K4 (قبلاً این ماده نمک خون زرد نامیده می شد). هنگامی که یون های Fe 3+ و 4 برهم کنش می کنند، یک رسوب آبی روشن تشکیل می شود.

محلول هگزاسیانوفرات پتاسیم (III) (K) K 3 که قبلاً نمک قرمز خون نامیده می شد، می تواند به عنوان یک معرف برای یون های Fe 2+ در محلول عمل کند. وقتی یون‌های Fe 3+ و 3 برهم کنش می‌کنند، یک رسوب آبی روشن با همان ترکیبی که در مورد برهمکنش یون‌های Fe 3+ و 4 وجود دارد، تشکیل می‌شود.

آلیاژهای آهن و کربن:آهن عمدتاً در آلیاژها، عمدتاً آلیاژهای کربن (C) در چدن ها و فولادهای مختلف استفاده می شود. در چدن، محتوای کربن بالاتر از 2.14٪ وزنی (معمولاً در سطح 3.5-4٪) است، در فولاد محتوای کربن کمتر است (معمولاً در سطح 0.8-1٪).

چدن در کوره بلند تولید می شود. کوره بلند یک مخروط کوتاه غول پیکر (به ارتفاع 30-40 متر) است که داخل آن توخالی است. دیوارهای داخلی کوره بلند با آجرهای نسوز اندود شده است. از بالا، سنگ آهن غنی شده (عاری از سنگ ضایعات)، کک احیا کننده (گریدهای ویژه زغال سنگ در معرض کک شدن - گرم شده در دمای حدود 1000 درجه سانتیگراد بدون دسترسی هوا)، و همچنین مواد ذوب (سنگ آهک و غیره) که ترویج می کنند. جداسازی از سرباره ناخالصی های ذوب شده به داخل کوره بلند می شوند. انفجار (اکسیژن خالص (O) یا هوای غنی شده با اکسیژن (O)) از پایین به کوره بلند تغذیه می شود. با کاهش مواد بارگیری شده در کوره بلند، دمای آنها به 1200-1300 درجه سانتیگراد افزایش می یابد. در نتیجه واکنش های کاهشی که عمدتاً با مشارکت کک C و CO رخ می دهد:

Fe 2 O 3 + 3C = 2Fe + 3CO;

Fe 2 O 3 + 3CO = 2Fe + 3CO 2

آهن فلزی ظاهر می شود که با کربن (C) اشباع شده و به سمت پایین جریان می یابد.

این مذاب به صورت دوره‌ای از طریق یک قفس سوراخ مخصوص از کوره بلند خارج می‌شود و به مذاب اجازه داده می‌شود تا در اشکال خاصی جامد شود. چدن می تواند سفید، به اصطلاح چدن (برای تولید فولاد استفاده می شود) و خاکستری یا چدن باشد. چدن سفید محلول جامد کربن (C) در آهن است. در ریزساختار چدن خاکستری می توان ریزکریستال های گرافیت را تشخیص داد. چدن خاکستری به دلیل وجود گرافیت، روی کاغذ سفید اثری از خود به جای می گذارد.

چدن شکننده است و در اثر ضربه می شکند، بنابراین فنر، فنر برگ یا هر محصولی که نیاز به خم شدن دارد را نمی توان از آن ساخت.

چدن جامد سبکتر از چدن مذاب است، بنابراین هنگامی که جامد می شود، منقبض نمی شود (مثل معمول در هنگام انجماد فلزات و آلیاژها)، بلکه منبسط می شود. این ویژگی به شما امکان می دهد تا از چدن ریخته گری های مختلفی بسازید، از جمله استفاده از آن به عنوان ماده ای برای ریخته گری هنری.

اگر محتوای کربن (C) در چدن به 1.0-1.5٪ کاهش یابد، فولاد تشکیل می شود. فولادها می توانند کربنی باشند (اینگونه فولادها جز آهن و C هیچ جزء دیگری ندارند) و آلیاژی (این نوع فولادها حاوی مواد افزودنی کروم (کروم)، نیکل (نیکل)، مولیبدن (Mo)، کبالت (Co) و سایر فلزات هستند که باعث بهبود مکانیکی و سایر خواص فولاد).

فولادها از فرآوری ضایعات چدن و ​​فلز در مبدل اکسیژن، قوس الکتریکی یا کوره های اجاق باز تولید می شوند. با چنین پردازشی، محتوای کربن (C) در آلیاژ به سطح مورد نیاز کاهش می یابد، همانطور که می گویند، کربن اضافی (C) می سوزد.

خواص فیزیکی فولاد به طور قابل توجهی با خواص چدن متفاوت است: فولاد الاستیک است، می توان آن را آهنگری و نورد کرد. از آنجایی که فولاد، برخلاف چدن، در حین انجماد منقبض می شود، ریخته گری های فولادی حاصل در کارخانه های نورد تحت فشار قرار می گیرند. پس از نورد، حفره‌ها و حفره‌هایی که در حین انجماد مذاب‌ها ظاهر می‌شوند در حجم فلز از بین می‌روند.

تولید فولاد در روسیه یک سنت طولانی و عمیق دارد و فولاد تولید شده توسط متالورژیست های ما از کیفیت بالایی برخوردار است.

تاریخچه تولید آهن:آهن نقش استثنایی در تاریخ مادی بشر داشته و دارد. اولین آهن فلزی که به دست انسان افتاد احتمالا منشا شهاب سنگی داشته است. سنگ آهن بسیار گسترده است و اغلب حتی در سطح زمین نیز یافت می شود، اما آهن بومی روی سطح بسیار نادر است. احتمالاً چندین هزار سال پیش شخصی متوجه شد که پس از سوزاندن آتش، در برخی موارد تشکیل آهن از آن قطعات سنگ معدنی که به طور تصادفی در آتش ختم شده بودند مشاهده شد. هنگامی که آتش سوزی می شود، کاهش آهن از سنگ معدن به دلیل واکنش سنگ معدن به طور مستقیم با زغال سنگ و با مونوکسید کربن (II) CO تشکیل شده در طی احتراق رخ می دهد. امکان به دست آوردن آهن از سنگ معدن با کشف این واقعیت که وقتی سنگ معدن با زغال سنگ گرم می شود، فلزی ظاهر می شود که می تواند در حین آهنگری بیشتر خالص شود، بسیار تسهیل شد. استخراج آهن از سنگ معدن با استفاده از فرآیند دمیدن پنیر در غرب آسیا در هزاره دوم قبل از میلاد اختراع شد. دوره ای از قرن 9 تا 7 قبل از میلاد که متالورژی آهن در میان بسیاری از قبایل اروپا و آسیا توسعه یافت، عصر آهن نام گرفت که جایگزین عصر برنز شد. بهبود روش های دمیدن (فشار طبیعی با دم جایگزین شد) و افزایش ارتفاع فورج (کوره های کم شفت ظاهر شد) منجر به تولید چدن شد که از قرن 14 به طور گسترده در اروپای غربی ذوب شد. چدن حاصل به فولاد تبدیل شد. از اواسط قرن 18، کک زغال سنگ به جای زغال چوب در فرآیند کوره بلند استفاده شد. متعاقباً روشهای به دست آوردن آهن از سنگ معدن بهبود چشمگیری یافت و در حال حاضر از دستگاههای ویژه ای برای این منظور استفاده می شود: کوره بلند، مبدل اکسیژن و کوره قوس الکتریکی.

یافتن در طبیعت:آهن در پوسته زمین کاملاً گسترده است. تعداد زیادی سنگ معدن و مواد معدنی حاوی آهن شناخته شده است. از بیشترین اهمیت عملی می توان به سنگ آهن قرمز (سنگ آهن هماتیت، Fe 2 O 3؛ حاوی 70 درصد آهن)، سنگ آهن مغناطیسی (سنگ آهن مگنتیت، Fe 3 O 4؛ حاوی 72.4 درصد Fe)، سنگ آهن قهوه ای (سنگ معدنی هیدروگوتیت НFeO) اشاره کرد. 2 · n H 2 O)، و همچنین سنگ معدن آهن (سنگ معدن سیدریت، کربنات آهن، FeCO 3؛ حاوی حدود 48٪ آهن). ذخایر بزرگ پیریت FeS2 نیز در طبیعت یافت می شود (نام های دیگر عبارتند از پیریت گوگرد، پیریت آهن، دی سولفید آهن و غیره)، اما سنگ معدن هایی با محتوای گوگرد بالا هنوز از اهمیت عملی برخوردار نیستند. روسیه از نظر ذخایر سنگ آهن در رتبه اول جهان قرار دارد. آب دریا حاوی 1·10 5 1·10 8 درصد آهن است.

کاربرد آهن، آلیاژها و ترکیبات آن:آهن خالص کاربردهای نسبتاً محدودی دارد. در ساخت هسته های آهنربای الکترومغناطیسی، به عنوان کاتالیزور برای فرآیندهای شیمیایی و برای برخی اهداف دیگر استفاده می شود. اما آلیاژهای آهن - چدن و ​​فولاد - اساس فناوری مدرن را تشکیل می دهند. بسیاری از ترکیبات آهن نیز به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. بنابراین، سولفات آهن (III) در تصفیه آب استفاده می شود، اکسیدهای آهن و سیانید به عنوان رنگدانه در ساخت رنگ ها و غیره استفاده می شود.

نقش بیولوژیکی:آهن در بدن همه گیاهان و جانوران به عنوان یک عنصر کمیاب وجود دارد، یعنی در مقادیر بسیار کم (به طور متوسط ​​حدود 0.02٪). با این حال، باکتری های آهن که از انرژی اکسیداسیون آهن (II) به آهن (III) برای شیمی سنتز استفاده می کنند، می توانند تا 17 تا 20 درصد آهن را در سلول های خود جمع کنند. عملکرد بیولوژیکی اصلی آهن مشارکت در انتقال اکسیژن (O) و فرآیندهای اکسیداتیو است. آهن این عملکرد را به عنوان بخشی از پروتئین های پیچیده - هموپروتئین ها انجام می دهد که گروه پروتزی آن کمپلکس پورفیرین آهن - هم است. از جمله مهم ترین هموپروتئین ها می توان به رنگدانه های تنفسی هموگلوبین و میوگلوبین، حامل های الکترون جهانی در واکنش های تنفس سلولی، اکسیداسیون و فتوسنتز، سیتوکروم ها، آنزیم های کاتالوز و پراکسید و غیره اشاره کرد. در برخی از بی مهرگان، رنگدانه های تنفسی حاوی آهن هلو اریترین و کلروکورین ساختاری متفاوت از هموگلوبین دارند. در طی بیوسنتز هموپروتئین ها، آهن از پروتئین فریتین به آنها منتقل می شود که آهن را ذخیره و انتقال می دهد. این پروتئین که یک مولکول آن حاوی حدود 4500 اتم آهن است، در کبد، طحال، مغز استخوان و مخاط روده پستانداران و انسان متمرکز شده است. نیاز روزانه فرد به آهن (6 تا 20 میلی گرم) به وفور توسط غذا تامین می شود (گوشت، جگر، تخم مرغ، نان، اسفناج، چغندر و غیره سرشار از آهن هستند). بدن یک فرد متوسط ​​(وزن بدن 70 کیلوگرم) حاوی 4.2 گرم آهن است، 1 لیتر خون حاوی حدود 450 میلی گرم است. در صورت کمبود آهن در بدن، کم خونی غددی ایجاد می شود که با داروهای حاوی آهن درمان می شود. مکمل های آهن نیز به عنوان عوامل تقویت کننده عمومی استفاده می شود. دوز بیش از حد آهن (200 میلی گرم یا بیشتر) می تواند اثر سمی داشته باشد. آهن همچنین برای رشد طبیعی گیاهان ضروری است، به همین دلیل است که کودهای کوچک بر پایه آماده سازی آهن وجود دارد.

آهن یک عنصر شیمیایی است

1. جایگاه آهن در جدول تناوبی عناصر شیمیایی و ساختمان اتم آن

آهن یک عنصر گروه VIII d است. شماره سریال – 26; جرم اتمی Ar(Fe ) = 56; ترکیب اتمی: 26 پروتون. 30 - نوترون؛ 26 - الکترونها.

نمودار ساختار اتمی:

فرمول الکترونیکی: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2

فلز با فعالیت متوسط، عامل کاهنده:

Fe 0 -2 e - → Fe +2 ، عامل کاهنده اکسید می شود

Fe 0 -3 e - → Fe +3 ، عامل کاهنده اکسید می شود

حالت های اکسیداسیون اصلی: +2، +3

2. شیوع آهن

آهن یکی از رایج ترین عناصر در طبیعت است . در پوسته زمین کسر جرمی آن 5.1٪ است، بر اساس این شاخص آن است بعد از اکسیژن، سیلیکون و آلومینیوم دوم است. همانطور که با تجزیه و تحلیل طیفی مشخص می شود، مقدار زیادی آهن نیز در اجرام آسمانی یافت می شود. در نمونه‌هایی از خاک ماه که توسط ایستگاه خودکار لونا تحویل داده شد، آهن در حالت اکسید نشده یافت شد.

سنگ آهن در زمین بسیار گسترده است. نام کوه های اورال برای خود صحبت می کند: Vysokaya، Magnitnaya، Zheleznaya. شیمیدان های کشاورزی ترکیبات آهن را در خاک پیدا می کنند.

آهن جزء اکثر سنگها است. برای به دست آوردن آهن، از سنگ آهن با محتوای آهن 30-70٪ یا بیشتر استفاده می شود.

سنگ آهن اصلی هستند :

مگنتیت(سنگ آهن مغناطیسی) – Fe3O4حاوی 72٪ آهن است، رسوبات در اورال جنوبی، ناهنجاری مغناطیسی کورسک یافت می شود:

هماتیت(درخشش آهن، سنگ خون)- Fe2O3حاوی حداکثر 65٪ آهن است، چنین رسوباتی در منطقه Krivoy Rog یافت می شود:

لیمونیت(سنگ آهن قهوه ای) – Fe 2 O 3 * nH 2 Oحاوی 60٪ آهن است، رسوبات در کریمه یافت می شود:

پیریت(گوگرد پیریت، پیریت آهن، طلای گربه ای) – FeS 2تقریباً 47٪ آهن دارد، رسوبات در اورال یافت می شود.

3. نقش آهن در زندگی انسان و گیاهان

بیوشیمی دانان به نقش مهم آهن در زندگی گیاهان، حیوانات و انسان پی برده اند. آهن که بخشی از یک ترکیب آلی بسیار پیچیده به نام هموگلوبین است، رنگ قرمز این ماده را تعیین می کند که به نوبه خود رنگ خون انسان و حیوان را تعیین می کند. بدن یک فرد بالغ حاوی 3 گرم آهن خالص است که 75 درصد آن بخشی از هموگلوبین است. نقش اصلی هموگلوبین انتقال اکسیژن از ریه ها به بافت ها و در جهت مخالف - CO 2 است.

گیاهان نیز به آهن نیاز دارند. بخشی از سیتوپلاسم است و در فرآیند فتوسنتز شرکت می کند. گیاهانی که روی بستری رشد می کنند که حاوی آهن نیست، برگ های سفید دارند. مقدار کمی آهن به زیرلایه اضافه شده و سبز می شوند. علاوه بر این، ارزش دارد که یک ورقه سفید را با محلول نمک حاوی آهن آغشته کنید و به زودی ناحیه لکه دار سبز می شود.

بنابراین، به همین دلیل - وجود آهن در آب میوه ها و بافت ها - برگ های گیاهان به خوبی سبز می شوند و گونه های فرد به شدت سرخ می شود.

4. خواص فیزیکی آهن

آهن یک فلز سفید نقره ای با نقطه ذوب 1539 درجه سانتیگراد است. بسیار انعطاف پذیر است، بنابراین به راحتی پردازش، آهنگری، نورد، مهر و موم می شود. آهن قابلیت مغناطیسی شدن و مغناطیس زدایی را دارد، به همین دلیل از آن به عنوان هسته آهنربا در ماشین ها و دستگاه های الکتریکی مختلف استفاده می شود. می توان با روش های حرارتی و مکانیکی استحکام و سختی بیشتری به آن داد، مثلاً با سخت شدن و نورد.

آهن از نظر شیمیایی خالص و از نظر فنی خالص وجود دارد. آهن از نظر فنی خالص اساساً فولاد کم کربن است که حاوی 0.02-0.04 درصد کربن و حتی کمتر اکسیژن، گوگرد، نیتروژن و فسفر است. آهن خالص شیمیایی حاوی کمتر از 0.01 درصد ناخالصی است. آهن شیمیایی خالص -نقره ای خاکستری، فلز براق، از نظر ظاهری بسیار شبیه به پلاتین است. آهن خالص از نظر شیمیایی در برابر خوردگی مقاوم بوده و در برابر اسیدها مقاومت خوبی دارد. با این حال، مقادیر ناچیز ناخالصی آن را از این خواص گرانبها محروم می کند.

5. گرفتن آهن

کاهش اکسیدها با زغال سنگ یا مونوکسید کربن (II) و همچنین هیدروژن:

FeO + C = Fe + CO

Fe 2 O 3 + 3CO = 2Fe + 3CO 2

Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O

آزمایش "تولید آهن با آلومینوترمی"

6. خواص شیمیایی آهن

به عنوان یک عنصر زیرگروه ثانویه، آهن می تواند چندین حالت اکسیداسیون را نشان دهد. ما فقط ترکیباتی را در نظر می گیریم که در آنها آهن حالت های اکسیداسیون +2 و +3 را نشان می دهد. بنابراین می توان گفت که آهن دو سری ترکیب دارد که در آنها دو و سه ظرفیتی است.

1) آهن در هوا به راحتی در مجاورت رطوبت اکسید می شود (زنگ زدگی):

4Fe + 3O 2 + 6H 2 O = 4Fe(OH) 3

2) سیم آهن داغ در اکسیژن می سوزد و رسوب تشکیل می دهد - اکسید آهن (II,III) - یک ماده سیاه:

3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4

سیاکسیژن در هوای مرطوب تشکیل می شود Fe 2 O 3 * nH 2 O

آزمایش "برهم کنش آهن با اکسیژن"

3) در دماهای بالا (700-900 درجه سانتیگراد)، آهن با بخار آب واکنش می دهد:

3Fe + 4H 2 O t˚C → Fe 3 O 4 + 4H 2

4) آهن هنگام گرم شدن با غیر فلزات واکنش نشان می دهد:

Fe + S t˚C → FeS

5) آهن در شرایط عادی به راحتی در اسیدهای کلریدریک و سولفوریک رقیق حل می شود:

Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2

Fe + H 2 SO 4 (dil.) = FeSO 4 + H 2

6) آهن در اسیدهای اکسید کننده غلیظ تنها زمانی حل می شود که حرارت داده شود

2Fe + 6H 2 SO 4 (conc. .) t˚C → Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O

Fe + 6HNO 3 (conc. .) t˚C → Fe(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 Oآهن (III)

7. استفاده از آهن.

بخش عمده ای از آهن تولید شده در جهان برای تولید چدن و ​​فولاد - آلیاژهای آهن با کربن و سایر فلزات - استفاده می شود. چدن ها حدود 4 درصد کربن دارند. فولادها کمتر از 1.4 درصد کربن دارند.

چدن ها برای تولید انواع ریخته گری - قاب ماشین آلات سنگین و غیره ضروری هستند.

محصولات چدن

از فولادها برای ساخت ماشین آلات، مصالح ساختمانی مختلف، تیرآهن، ورق، محصولات نورد، ریل، ابزار و بسیاری محصولات دیگر استفاده می شود. برای تولید انواع فولاد از مواد افزودنی به اصطلاح آلیاژی استفاده می شود که فلزات مختلفی هستند: M.

شبیه ساز شماره 2 - سری ژنتیک Fe 3+

شبیه ساز شماره 3 - معادلات واکنش آهن با مواد ساده و پیچیده

وظایف برای تجمیع

شماره 1. معادلات واکنش برای تولید آهن از اکسیدهای آن Fe 2 O 3 و Fe 3 O 4 را با استفاده به عنوان یک عامل کاهنده بنویسید:
الف) هیدروژن؛
ب) آلومینیوم؛
ج) مونوکسید کربن (II).
برای هر واکنش، یک تعادل الکترونیکی ایجاد کنید.

شماره 2. تغییرات را طبق این طرح انجام دهید:
Fe 2 O 3 -> Fe - +H2O، t -> X - +CO، t -> Y - +HCl ->Z
محصولات X، Y، Z را نام ببرید؟

آهن، آهن (a. iron; n. Eisen; f. fer; i. hierro)، یک عنصر شیمیایی از گروه هشتم از سیستم تناوبی عناصر، عدد اتمی 26، جرم اتمی 55.847 است. طبیعی از 4 ایزوتوپ پایدار تشکیل شده است: 54 Fe (5.84٪)، 56 Fe (91.68٪)، 57 Fe (2.17٪) و 58 Fe (0.31٪). ایزوتوپ های رادیواکتیو 52 Fe، 53 Fe، 55 Fe، 59 Fe، 60 Fe به دست آمد. آهن از دوران ماقبل تاریخ شناخته شده است. احتمالاً برای اولین بار انسان با آهن شهاب سنگی آشنا شد، زیرا... نام مصری باستان آهن، بنی پت، به معنای آهن بهشتی است. در متون هیتی از آهن به عنوان فلزی که از آسمان افتاده است یاد شده است.

آهن در طبیعت

آهن تنها عنصر سازنده سنگ با ظرفیت متغیر است. نسبت اکسید آهن به آهن آهن با افزایش اسیدیته سیلیسی مذاب ها به طور پیوسته افزایش می یابد. رشد حتی بیشتر در سیستم های قلیایی رخ می دهد، جایی که یک ماده معدنی حاوی آهن آهن - (Na,Fe)Si2O6- تبدیل به سنگ می شود. در فرآیند دگرگونی، آهن ظاهراً تحرک کمی دارد. میزان آهن موجود در رسوبات اقیانوسی مدرن نزدیک به سنگ های رسی باستانی و سنگ های رسی است. انواع ژنتیکی اصلی رسوبات و طرح های غنی سازی را می توان در مقاله یافت.

آهن گرفتن

آهن خالص با احیای اکسیدها (آهن پیروفوریک)، الکترولیز محلولهای آبی نمکهای آن (آهن الکترولیتی) و تجزیه آهن پنتاکاربونیل Fe(CO) 5 هنگامی که تا دمای 250 درجه سانتیگراد گرم می شود به دست می آید. به خصوص آهن خالص (99.99٪) با استفاده از ذوب منطقه به دست می آید. آهن از نظر فنی خالص (حدود 0.16 درصد ناخالصی های کربن، گوگرد و غیره) با اکسید کردن اجزای چدن در فولادسازی در اجاق باز و در مبدل های اکسیژن ذوب می شود. جوشکاری یا آهن آجری از اکسید کردن ناخالصی های فولاد کم کربن با آهن یا با احیای سنگ معدن با کربن جامد به دست می آید. بخش عمده آهن به شکل فولاد (تا 2 درصد کربن) یا چدن (بیش از 2 درصد کربن) ذوب می شود.

کاربرد آهن

آلیاژهای آهن-کربن اساس طراحی مواد مورد استفاده در تمام صنایع هستند. آهن فنی ماده ای برای هسته آهنرباهای الکتریکی و آرمیچرهای ماشین های الکتریکی، صفحات باتری است. از پودر آهن به مقدار زیاد در جوشکاری استفاده می شود. اکسیدهای آهن - رنگ های معدنی؛ فرومغناطیسی Fe 3 O 4، g-Fe برای تولید مواد مغناطیسی استفاده می شود. سولفات FeSO 4 .7H 2 O در صنعت نساجی، در تولید جوهر آبی پروس استفاده می شود. FeSO4 یک منعقد کننده برای . آهن همچنین در چاپ و پزشکی (به عنوان یک عامل ضد کم خونی) استفاده می شود. ایزوتوپ های رادیواکتیو مصنوعی آهن - شاخص هایی در مطالعه فرآیندهای شیمیایی، تکنولوژیکی و بیولوژیکی.

فواید آهن برای بدن

وظیفه اصلی آهن در بدن تشکیل هموگلوبین در نظر گرفته می شود. این تعجب آور نیست، زیرا حاوی سه چهارم ذخایر آهن است. اما در سایر ساختارهای پروتئینی درصد آهن نسبتاً کم است - حدود 5٪.

چرا هموگلوبین لازم است؟ پروتئینی که حاوی مقدار زیادی آهن است، مولکول های اکسیژن را که از طریق خون به بافت ها و اندام های در حال کار منتقل می شوند، متصل می کند. به همین دلیل است که کاهش میزان هموگلوبین خون بلافاصله بر سلامت و عملکرد کلی تأثیر می گذارد. بنابراین حتی از دست دادن خون جزئی مملو از اختلالاتی برای بدن است. برای ورزشکاران، کمبود آهن می تواند بهبودی پس از فعالیت بدنی شدید را مختل کند.

از دیگر عملکردهای آهن می توان موارد زیر را برشمرد:

• تامین انرژی ماهیچه ها. ارزان ترین منبع سوخت برای ماهیچه ها اکسیژن است. به لطف تبدیل آن از طریق یک سری واکنش های شیمیایی، عضله برای انقباض انرژی دریافت می کند. علاوه بر اکسیژن از سایر منابع انرژی نیز استفاده می شود. اینها فسفات های موجود در سلول ها هستند - کراتین فسفات و ATP و همچنین گلیکوژن ماهیچه ها و کبد. با این حال، ذخایر آنها برای پشتیبانی از کار بیش از 1 دقیقه بسیار کوچک است. کراتین فسفات برای کار تا 10 ثانیه کافی است، ATP - برای 2-3 ثانیه. هر چه غلظت هموگلوبین در خون بیشتر باشد، اکسیژن بیشتری را به بافت ها و اندام های کار می رساند. اما کمبود آهن می تواند باعث اسپاسم عضلانی شود که در طول دوره های استراحت (خواب، نشستن) بدتر می شود.
• تجدید انرژی مغز. مغز نیز مانند ماهیچه ها به اکسیژن نیاز دارد. علاوه بر این، کمبود آهن مملو از ابتلا به بیماری آلزایمر، زوال عقل (زوال عقل اکتسابی) و سایر بیماری های ناشی از اختلالات فعالیت مغز است.
• تنظیم دمای بدن. این عملکرد به طور غیر مستقیم توسط آهن انجام می شود. ثبات غلظت آهن در خون کفایت تمام فرآیندهای متابولیک را تعیین می کند.
• تقویت سیستم ایمنی بدن. ریز عنصر برای خون سازی ضروری است. گلبول های سفید (لنفوسیت ها) و قرمز (گلبول های قرمز) خون در حضور آهن تشکیل می شوند. اولی مسئول ایمنی هستند و دومی خون را با اکسیژن تامین می کند. اگر مقدار آهن در بدن طبیعی باشد، می تواند به طور مستقل در برابر بیماری ها مقاومت کند. به محض کاهش غلظت آهن، بیماری های عفونی خود را احساس می کنند.
• رشد جنین. در دوران بارداری، مصرف آهن کافی مهم است، زیرا مقداری از آن در جریان خون سازی در جنین مصرف می شود. اما کمبود آهن خطر زایمان زودرس را افزایش می دهد، باعث کاهش وزن در نوزاد و اختلالات رشدی می شود.

نحوه تعامل آهن در بدن

به خودی خود، غلظت طبیعی آهن در بدن سلامت، ایمنی بالا، عدم وجود بیماری و عملکرد را تضمین نمی کند. تأثیر متقابل این ریز عنصر با سایر مواد کم اهمیت نیست، زیرا عملکرد برخی از آنها می تواند بر عملکرد برخی دیگر تأثیر منفی بگذارد.

از ترکیب آهن با:

• ویتامین E و فسفات: جذب آهن مختل می شود.
• تتراسایکلین و فلوروکینولون ها: فرآیند جذب دومی مهار می شود.
• کلسیم: فرآیند جذب آهن مختل می شود.
• شیر، قهوه و چای - جذب آهن بدتر می شود.
• روی و مس - روند جذب در روده مختل می شود.
• پروتئین سویا - جذب سرکوب می شود.
• کروم: آهن جذب آن را مهار می کند.

اما اسید اسکوربیک، سوربیتول، فروکتوز و اسید سوکسینیک جذب آهن توسط بدن را بهبود می بخشد.

هنگام مصرف داروهای حاوی آهن باید این تفاوت های ظریف را در نظر گرفت، زیرا به جای بهبود سلامتی، می توانید اثر معکوس داشته باشید.

نقش آهن در بروز و سیر بیماری های مختلف

بسیاری از بیماری ها وجود دارند که مصرف غذاهای غنی از آهن می تواند وضعیت را تشدید کند.

افرادی که سطح آهن بالایی در بدنشان دارند بیشتر در معرض خطر ابتلا به عفونت ها، بیماری های قلبی و برخی از انواع سرطان هستند (به ویژه آقایان).

آهن به شکل رادیکال های آزاد باعث ایجاد آترواسکلروز می شود. همین امر در مورد آرتریت روماتوئید نیز صدق می کند. استفاده از آهن در این بیماری التهاب مفاصل را تحریک می کند.

در صورت عدم تحمل فردی آهن، مصرف برخی غذاها باعث دل درد، حالت تهوع، یبوست و اسهال می شود.

در دوران بارداری، آهن اضافی خطر ایجاد آسیب شناسی جفت را افزایش می دهد (اکسیداسیون رادیکال های آزاد افزایش می یابد و منجر به مرگ میتوکندری ها می شود - "ذخایر" اکسیژن سلول ها).

با اختلالات پاتولوژیک جذب آهن، خطر هموکروماتوز افزایش می یابد - تجمع آهن در اندام های داخلی (کبد، قلب، پانکراس).

چه غذاهایی حاوی آهن هستند؟

ذخایر آهن از طریق غذاهای با منشاء حیوانی و گیاهی تکمیل می شود. اولی حاوی آهن "هم" و دومی "غیر هم" است.

برای جذب هم، آنها محصولات با منشاء حیوانی - گوشت گوساله، گوشت گاو، خوک، گوشت خرگوش و احشاء (کبد، کلیه) را مصرف می کنند. برای بهره مندی از مزایای ویتامین های غیر هِم، باید ویتامین C را همزمان با غذاهای حاوی آهن مصرف کنید.

دارندگان رکورد برای محتوای آهن محصولات زیر با منشاء گیاهی، mg Fe2+ هستند:

• بادام زمینی - 200 گرم محصول حاوی 120;
• سویا - در هر 200 گرم محصول - 8.89؛
• سیب زمینی - در هر 200 گرم محصول - 8.3؛
• لوبیا سفید - در هر 200 گرم محصول - 6.93؛
• لوبیا - در هر 200 گرم محصول - 6.61؛
• عدس - در هر 200 گرم محصول - 6.59؛
• اسفناج - در 200 گرم محصول - 6.43؛
• چغندر (بالا) - در هر 200 گرم محصول - 5.4؛
• نخود - در هر 100 گرم محصول - 4.74؛
• کلم بروکسل - در هر 200 گرم محصول - 3.2؛
• کلم سفید - در هر 200 گرم محصول - 2.2؛
• نخود سبز - در هر 200 گرم محصول - 2.12.

در بین غلات بهتر است بلغور جو دوسر و گندم سیاه، آرد سبوس دار و جوانه گندم در رژیم غذایی گنجانده شود. گیاهان شامل آویشن، کنجد (کنجد) است. مقدار زیادی آهن در قارچ و لوستر خشک شده، زردآلو، هلو، سیب، آلو و به یافت می شود. و همچنین انجیر و انار و خشکبار.

در میان محصولات حیوانی، ذخایر آهن در کلیه و جگر گاو، ماهی و تخم مرغ (زرده) یافت می شود. در محصولات گوشتی - گوشت گوساله، گوشت خوک، خرگوش، بوقلمون. غذاهای دریایی (صدف، حلزون، صدف). ماهی (ماهی خال مخالی، ماهی قزل آلا صورتی).

جذب آهن

جالب اینجاست که هنگام خوردن فرآورده های گوشتی، آهن بین 40 تا 50 درصد و هنگام خوردن محصولات ماهی 10 درصد جذب می شود. رکورددار جذب آهن کبد حیوانات است.

از غذاهای گیاهی، درصد آهن جذب شده حتی کمتر است. فرد تا 7 درصد از حبوبات، 6 درصد از آجیل، 3 درصد از میوه ها و تخم مرغ، 1 درصد از غلات پخته شده جذب می کند.

نصیحت! بدن از رژیم غذایی که ترکیبی از محصولات گیاهی و حیوانی است سود می برد. با افزودن 50 گرم گوشت به سبزیجات، جذب آهن دو برابر می شود. هنگام اضافه کردن 100 گرم ماهی - سه بار، هنگام اضافه کردن میوه های حاوی ویتامین C - پنج بار

نحوه حفظ آهن موجود در غذا و ترکیب آن با سایر مواد

غذاها هنگام پختن مقداری از مواد مغذی خود را از دست می دهند و آهن نیز از این قاعده مستثنی نیست. آهن موجود در فرآورده های حیوانی در برابر دماهای بالا مقاومت بیشتری دارد. با سبزیجات و میوه ها، همه چیز پیچیده تر است - بخشی از آهن وارد آبی می شود که غذا در آن پخته می شود. تنها راه خروج، به حداقل رساندن عملیات حرارتی محصولات گیاهی است.

برای افزایش جذب آهن، غذاهای حاوی آهن را همراه با ویتامین C مصرف کنید، نصف گریپ فروت یا پرتقال برای جذب سه برابر بیشتر آن در بدن کافی است. تنها هشدار این است که این قانون فقط در مورد محصولات حاوی آهن با منشاء گیاهی اعمال می شود.

رژیم غذایی به ویتامین A نیاز دارد که کمبود آن مانع از توانایی بدن در استفاده از ذخایر آهن برای تشکیل گلبول های قرمز خون (گلبول های قرمز) می شود.

با کمبود مس، آهن "تحرک" خود را از دست می دهد، در نتیجه روند انتقال مواد مفید از "ذخیره ها" به سلول ها و اندام ها مختل می شود. برای جلوگیری از این امر، حبوبات بیشتری را در رژیم غذایی خود بگنجانید.

ترکیب آهن با ویتامین B: "عملکرد" ​​دومی به شدت افزایش می یابد.

اما بهتر است لبنیات و غلات را جدا از غذاهای حاوی آهن مصرف کنید، زیرا مانع از جذب ریز عنصر در روده می شوند.

نیاز روزانه به آهن

• تا 6 ماه - 0.3;
• 7-11 ماه - 11;
• تا 3 سال - 7؛
• تا 13 سال - 8 تا 10.

نوجوانان:

• از 14 تا 18 سال (پسران) - 11؛ دختران - 15.

بزرگسالان:

• مردان - 8-10؛
• زنان زیر 50 سال - 15-18؛ بالای 50 سال - 8 تا 10، زنان باردار - 25 تا 27.

چرا کمبود آهن در بدن خطرناک است؟

کمبود آهن در بدن به دلیل شرایط زیر خطرناک است:

• کم خونی حاد یا کم خونی - کاهش غلظت هموگلوبین در خون، که همچنین باعث کاهش تعداد گلبول های قرمز و تغییر ترکیب کیفی آنها می شود. نتیجه کم خونی کاهش عملکرد تنفسی خون و ایجاد گرسنگی اکسیژن در بافت ها است. کم خونی حاد را می توان با رنگ پریدگی پوست و افزایش خستگی تشخیص داد. ضعف، سردردهای منظم و سرگیجه از نشانه های کمبود آهن هستند. تاکی کاردی (ضربان سریع قلب) و تنگی نفس، منادی مشکلات قلب و ریه هستند.
• خستگی و ضعف عضلانی؛
• خونریزی بیش از حد قاعدگی در زنان

کمبود آهن در بدن منجر به زوال پوست، شکنندگی ناخن ها و ریزش مو می شود. اختلال حافظه و افزایش تحریک پذیری از نشانه های کمبود آهن است. کاهش عملکرد و خواب آلودگی مداوم، منادی گرسنگی اکسیژن است.

کمبود آهن می تواند ناشی از عوامل زیر باشد:

• افزایش از دست دادن خون علت اصلی این سناریو ممکن است انتقال خون اهداکننده، خونریزی بیش از حد در زنان و آسیب بافت نرم باشد.
• فعالیت بدنی شدید هوازی و هوازی با قدرت (آنهایی که استقامت ایجاد می کنند). در طی چنین تمریناتی، گلبول های قرمز باید اکسیژن را سریعتر حمل کنند، در نتیجه مصرف روزانه هموگلوبین تقریباً دو برابر می شود.
• فعالیت ذهنی فعال در طول کار خلاق، نه تنها ذخایر آهن به طور فعال مصرف می شود، بلکه گلیکوژن نیز در کبد و ماهیچه ها ذخیره می شود.
• بیماری های دستگاه گوارش: گاستریت با اسیدیته کم، زخم اثنی عشر، سیروز کبدی، بیماری های خودایمنی روده باعث جذب ضعیف آهن می شود.

چگونه به سرعت کمبود آهن را جبران کنیم؟

متخصصان تغذیه برای جبران کمبود آهن در بدن مصرف مواد غذایی با منشا گیاهی و حیوانی را توصیه می کنند. اولی ها منبع آهن به اصطلاح "غیر هم" هستند، یعنی آهنی که بخشی از هموگلوبین نیست. در چنین محصولاتی معمولاً آهن با ویتامین C ترکیب می شود.

بهترین راه برای جبران کمبود آهن، غذاهای غیر هِم مانند حبوبات و سبزیجات برگ سبز و همچنین غلات کامل است.

محصولات "Heme" حاوی آهن است که بخشی از هموگلوبین است. بزرگترین ذخایر هموگلوبین مشخصه همه غذاهای با منشاء حیوانی و همچنین غذاهای دریایی است. برخلاف محصولات "غیر هِم"، محصولات "هِم" ذخایر آهن را سریعتر پر می کنند، زیرا بدن آنها را راحت تر جذب می کند.

نصیحت! علیرغم این واقعیت که محصولات "هِم" سریعتر توسط بدن جذب می شوند، نباید بیش از حد از آنها غافل شوید. برای پر کردن ذخایر آهن، بهتر است غذاهای گیاهی و حیوانی مانند سبزیجات برگ سبز و گوشت قرمز را ترکیب کنید.

با این حال، مهم است که اسرار پخت و پز را به خاطر بسپارید، زیرا درصد نهایی آهن در غذا به روش های پخت بستگی دارد. به عنوان مثال، غلات کامل در طول فرآوری حدود 75 درصد از ذخایر آهن خود را از دست می دهند. به همین دلیل است که آرد غلات کامل عملا هیچ فایده ای برای بدن ندارد. تقریباً همین اتفاق هنگام پختن مواد غذایی با منشاء گیاهی با جوشاندن رخ می دهد - بخشی از آهن در آب باقی می ماند. اگر اسفناج را به مدت 3 دقیقه بپزید، بیش از 10 درصد از ذخایر آهن شما باقی نمی ماند.

اگر می خواهید از غذاهای گیاهی بیشترین بهره را ببرید، سعی کنید از پختن طولانی مدت خودداری کنید و مقدار آب را به حداقل برسانید. روش پخت ایده آل بخارپز است.

با محصولات با منشاء حیوانی، همه چیز بسیار ساده تر است - آهن، که بخشی از هموگلوبین است، در برابر عملیات حرارتی بسیار مقاوم است.

آنچه باید در مورد آهن اضافی در بدن بدانید

این غیرمنصفانه است که فرض کنیم خطر سلامتی تنها به دلیل کمبود آهن است. بیش از حد آن نیز مملو از علائم ناخوشایند است. به دلیل تجمع بیش از حد آهن در بدن، عملکرد بسیاری از سیستم های عملکردی مختل می شود.

علل مصرف بیش از حد. بیشتر اوقات، علت افزایش غلظت یک ریز عنصر یک نارسایی ژنتیکی است که در نتیجه جذب آهن توسط روده ها افزایش می یابد. به ندرت، مقادیر زیاد انتقال خون و استفاده کنترل نشده از داروهای حاوی آهن. مورد دوم زمانی اتفاق می افتد که وقتی دوز بعدی را فراموش می کنید، به طور مستقل دوز یک داروی حاوی آهن را افزایش می دهید.

هنگامی که آهن اضافی در بدن وجود دارد، معمولاً این اتفاق می افتد:

• تغییر رنگدانه پوست (علائم اغلب با هپاتیت اشتباه گرفته می شود) - کف دست و زیر بغل زرد می شود، جای زخم های قدیمی تیره می شود. صلبیه، سقف دهان و زبان نیز رنگ زردی پیدا می کنند.
• ریتم قلب مختل می شود، کبد بزرگ می شود.
• اشتها کاهش می یابد، خستگی افزایش می یابد، حملات سردرد بیشتر می شود.
• عملکرد اندام های گوارشی مختل می شود - حالت تهوع و استفراغ متناوب با اسهال است، درد دردناک در ناحیه معده ظاهر می شود.
• ایمنی کاهش می یابد؛
• احتمال ایجاد آسیب شناسی های عفونی و تومور، به عنوان مثال، سرطان کبد و روده، و همچنین ایجاد آرتریت روماتوئید افزایش می یابد.

آماده سازی حاوی آهن

فرآورده های آهن شامل داروهای حاوی نمک ها و کمپلکس های ترکیبات ریز عنصر و همچنین ترکیبات آن با سایر مواد معدنی است.

برای جلوگیری از شرایط پاتولوژیک و عوارض، داروهای حاوی آهن فقط باید طبق دستور پزشک پس از یک سری آزمایشات مصرف شود. در غیر این صورت، آهن اضافی می تواند منجر به اختلال در قلب، کبد، معده، روده و مغز شود.

• با مقدار کمی آب بشویید؛
• ناسازگار با مکمل های کلسیم، تتراسایکلین، لوومایستین، و همچنین آنتی اسیدها (Almagel، Phosphalugel و غیره)؛
• در دوز دقیق مصرف می شود. اگر به دلایلی دوز بعدی دارو فراموش شد، دوز بعدی بدون تغییر باقی می ماند. مصرف بیش از حد آهن (300 میلی گرم در روز) می تواند کشنده باشد.
• حداقل دوره دو ماه است. در ماه اول، سطح هموگلوبین و گلبول های قرمز خون عادی می شود. در آینده، مصرف داروها با هدف پر کردن ذخایر آهن (پر کردن "انبار") انجام می شود. دوز در ماه دوم کاهش می یابد.

لازم به یادآوری است که حتی در صورت رعایت تمام احتیاط ها، مصرف داروهای حاوی آهن می تواند عوارضی مانند برافروختگی پوست، حالت تهوع، کاهش اشتها، خواب آلودگی، سردرد، اختلالات گوارشی (یبوست، اسهال، قولنج روده، سوزش سر دل و آروغ زدن) ایجاد کند. طعم فلزی در دهان. در برخی موارد، دندان ها ممکن است تیره شوند (حفره دهان حاوی سولفید هیدروژن است که در تعامل با آهن، به سولفید آهن تبدیل می شود).

نصیحت! برای جلوگیری از تیره شدن دندان ها (به ویژه برای پوسیدگی مهم)، بلافاصله پس از مصرف داروهای حاوی آهن، دهان باید شسته شود. اگر دارو به شکل دوز مایع موجود است، بهتر است آن را از طریق نی مصرف کنید. در صورت بروز هر یک از این علائم، مصرف دارو باید فورا قطع شود

نمای کلی محصولات حاوی آهن در زیر آورده شده است.

از جمله داروهایی که اغلب برای آهن تجویز می شوند می توان به Conferon، Feracryl، Ferrum lek، Gemostimulin اشاره کرد. مزایای آنها دقیق ترین دوز و حداقل عوارض جانبی است.

دوز دارو به صورت جداگانه محاسبه می شود - 2 میلی گرم به ازای هر 1 کیلوگرم وزن بدن بیمار (اما نه بیشتر از 250 میلی گرم در روز). برای جذب بهتر، داروها همراه با غذا و با مقدار کمی مایع مصرف می شوند.

تغییرات مثبت (افزایش تعداد رتیکولوسیت ها) در عرض یک هفته پس از شروع مصرف دارو تشخیص داده می شود. پس از دو تا سه هفته دیگر، غلظت هموگلوبین افزایش می یابد.

موارد منع مصرف داروهای حاوی آهن

تزریق آهن و ویژگی های آن در زیر توضیح داده شده است. علاوه بر کپسول ها و قرص های حاوی آهن، تزریق نیز تجویز می شود. استفاده از آنها زمانی ضروری است که:

• آسیب شناسی مزمن دستگاه گوارش، همراه با کاهش جذب آهن. تشخیص: پانکراتیت (التهاب پانکراس)، سندرم سوء جذب، بیماری سلیاک، انتریت.
• کولیت اولسراتیو ماهیت غیر اختصاصی؛
• عدم تحمل نمک های آهن یا حساسیت مفرط با تظاهرات آلرژیک؛
• زخم معده و اثنی عشر در دوره تشدید؛
• دوره پس از عمل پس از برداشتن بخشی از معده یا روده کوچک.

مزیت تزریق، اشباع سریع و حداکثر آهن در مقایسه با سایر اشکال آزادسازی دارو است.

مهم! هنگام مصرف قرص و کپسول، حداکثر دوز نباید از 20-50 میلی گرم تجاوز کند (در صورت مصرف 300 میلی گرم آهن، عواقب کشنده ممکن است). هنگام تزریق، حداکثر دوز 100 میلی گرم آهن در نظر گرفته می شود.

عوارض جانبی هنگام تزریق آهن: تراکم (نفوذ) بافت در محل تجویز دارو، فلبیت، آبسه، واکنش آلرژیک (در بدترین حالت، فوراً شوک آنافیلاکتیک ایجاد می شود)، سندرم انعقاد داخل عروقی منتشر، مصرف بیش از حد آهن.

انواع داروها در جدول نشان داده شده است

تعریف

اهن- بیست و ششمین عنصر جدول تناوبی. نام - Fe از لاتین "ferrum". واقع در دوره چهارم گروه VIIB. به فلزات اشاره دارد. بار هسته ای 26 است.

آهن بعد از آلومینیوم رایج ترین فلز روی کره زمین است: 4 درصد (وزنی) پوسته زمین را تشکیل می دهد. آهن به شکل ترکیبات مختلفی یافت می شود: اکسیدها، سولفیدها، سیلیکات ها. آهن در حالت آزاد فقط در شهاب سنگ ها یافت می شود.

مهمترین سنگ آهن شامل سنگ آهن مغناطیسی Fe 3 O 4 ، سنگ آهن قرمز Fe 2 O 3 ، سنگ آهن قهوه ای 2Fe 2 O 3 × 3H 2 O و سنگ آهن spar FeCO 3 است.

آهن یک فلز انعطاف پذیر نقره ای (شکل 1) است. این خود را به آهنگری، نورد و دیگر انواع پردازش مکانیکی می دهد. خواص مکانیکی آهن به شدت به خلوص آن بستگی دارد - به محتوای حتی مقادیر بسیار کمی از عناصر دیگر در آن.

برنج. 1. آهن. ظاهر.

جرم اتمی و مولکولی آهن

وزن مولکولی نسبی ماده(M r) عددی است که نشان می دهد چند برابر جرم یک مولکول معین از 1/12 جرم یک اتم کربن بیشتر است، و جرم اتمی نسبی یک عنصر(A r) - چند برابر جرم متوسط ​​اتم های یک عنصر شیمیایی بیشتر از 1/12 جرم اتم کربن است.

از آنجایی که آهن در حالت آزاد به شکل مولکول های تک اتمی آهن وجود دارد، مقادیر جرم اتمی و مولکولی آن بر هم منطبق است. آنها برابر با 55.847 هستند.

آلوتروپی و تغییرات آلوتروپیک آهن

آهن دو تغییر کریستالی ایجاد می کند: α-آهن و γ-آهن. اولی آنها دارای یک شبکه مکعبی در مرکز بدنه است، دومی دارای یک شبکه مکعبی وجهی است. آهن α از نظر ترمودینامیکی در دو محدوده دمایی زیر 912 درجه سانتیگراد و از 1394 درجه سانتیگراد تا نقطه ذوب پایدار است. نقطه ذوب آهن 5 ± 1539 درجه سانتیگراد است. بین 912 درجه سانتیگراد و از سال 1394 درجه سانتیگراد γ-آهن پایدار است.

محدوده دمایی پایداری آهن α و γ با ماهیت تغییر انرژی گیبس هر دو تغییر با تغییرات دما تعیین می شود. در دمای زیر 912 درجه سانتیگراد و بالاتر از 1394 درجه سانتیگراد انرژی گیبس آهن α کمتر از انرژی گیبس آهن γ است و در محدوده 912 - 1394 درجه سانتیگراد بیشتر است.

ایزوتوپ های آهن

مشخص است که آهن در طبیعت به صورت چهار ایزوتوپ پایدار Fe, 56 Fe, 57 Fe و 57 Fe یافت می شود. اعداد جرمی آنها به ترتیب 54، 56، 57 و 58 است. هسته یک اتم ایزوتوپ آهن 54 Fe حاوی بیست و شش پروتون و بیست و هشت نوترون است و ایزوتوپ های باقی مانده تنها از نظر تعداد نوترون ها با آن تفاوت دارند.

ایزوتوپ های مصنوعی آهن با اعداد جرمی از 45 تا 72 و همچنین 6 حالت ایزومری هسته وجود دارد. طولانی ترین ایزوتوپ های فوق 60 Fe با نیمه عمر 2.6 میلیون سال است.

یون های آهن

فرمول الکترونیکی که توزیع مداری الکترون های آهن را نشان می دهد به شرح زیر است:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 .

در نتیجه برهمکنش شیمیایی، آهن الکترون های ظرفیت خود را رها می کند، یعنی. اهدا کننده آنها است و به یک یون با بار مثبت تبدیل می شود:

Fe 0 -2e → Fe 2+ ;

Fe 0 -3e → Fe 3+.

مولکول و اتم آهن

در حالت آزاد، آهن به شکل مولکول های تک اتمی آهن وجود دارد. در اینجا برخی از خواص مشخص کننده اتم و مولکول آهن آورده شده است:

آلیاژهای آهن

تا قرن نوزدهم، آلیاژهای آهن عمدتاً به دلیل آلیاژهای خود با کربن به نام فولاد و چدن شناخته می شدند. با این حال، بعدها آلیاژهای جدید مبتنی بر آهن حاوی کروم، نیکل و سایر عناصر ایجاد شد. در حال حاضر آلیاژهای آهن به فولادهای کربنی، چدن، فولادهای آلیاژی و فولادهای با خواص ویژه تقسیم می شوند.

در تکنولوژی، آلیاژهای آهن را معمولاً فلزات آهنی و تولید آنها را متالورژی آهنی می نامند.

نمونه هایی از حل مسئله

مثال 1