Element IJzer - Ferrum

Het element IJzer – Ferrum De naam ijzer is afkomstig van het Middelnederlandse woord isen, dat afgeleid is van het Gotische woord eisarn of het Oudsaksische isarn, op hun beurt afkomstig van het Oudkeltische isarno. Er is wellicht enig verband met het Latijnse woord Ira, wat woede boosheid betekent, vanwege de kracht van de materiaal. Het latere Latijnse woord is ferrum, waarvan ook het symbool is afgeleid (Fe). IJzer = zilverwit van kleur en vrij zacht, het kan vrij gemakkelijk tot dunne draden en platen gevormd worden, het is ook elastisch. Als een dunne plaat is het slap als papier. Het laat zich gemakkelijk magnetisch maken, maar verliest deze eigenschap ook weer snel. Het geleidt elektriciteit slecht. Maar het toevoegen van slechts kleine hoeveelheden van een andere stof veranderen de eigenschappen van het ijzer tot in het oneindige. Elk jaar daalt er uit de kosmos op aarde een regen van minuscuul kleine deeltjes ijzer neer. Dit is meteoorijzer, het zorgt ervoor dat de bijna woekerende krachten van de zomer weer bedwongen worden en mens en aarde nieuwe krachten krijgen om de winter door te komen. IJzer komt ook in de aarde veelvuldig voor. Van alle metalen komt het zelfs het meest in de aardkorst voor, deze bestaat voor 4,7% uit ijzer, maar niet in een zuivere vorm. Hoewel het ijzer zich overal in de aarde bevindt, zijn er toch streken waar het in grotere concentraties voorkomt. Deze breiden zich als een grote ijzergordel van Noord-Amerika via Groot-Brittannië, Frankrijk, Duitsland, Rusland tot in Noord - China uit. Daar, waar de grootste landmassa's zich bevinden en waar de meeste mensen wonen, waar de technische vaardigheden het meest verbreid zijn, is ook het meeste ijzer. De aanwezigheid van ijzer in grond en gesteenten verraadt zich bijna altijd door de kleur. Deze kleuren zijn eindeloos gevarieerd: geel, rood, grijs, groen en ook bruin. De rol van de andere metalen bij de kleuring van gesteenten is veel geringer. IJzer is ook aanwezig in een groot aantal mineralen, verspreid over de gehele wereld. Zelfs in het menselijke lichaam (bloed bevat hemoglobine, een ijzer(II)complex dat voor de zuurstof / koolstofdioxide-uitwisseling zorgt). Het komt voor in de vorm van oxiden, sulfiden, carbonaten, nitraten en silicaten. IJzer (staal) wordt bereid door reductie van ijzererts met cokes in enkele hoogoven: 2 Fe2O3 + 3 C → 4 Fe + 3 CO2
3 Fe2O3 + CO → 2 Fe3O4 + CO2

Fe3O4 + CO → 3 FeO + CO2
FeO + CO → Fe + CO2
Dit proces verloopt met een aantal tussen stappen, afhankelijk van de temperatuur. Van boven (het koudere gedeelte van de hoogoven) naar beneden ( met veel hogere tempraturen) vinden verschillende reacties plaats, zoals: CaO + SiO2 → CaSiO3
Het gevormde ijzer is vloeibaar. Tevens ontstaat een zogenoemde slak, waarin een aantal verontreinigingen (zoals SiO2, MnO, P2O5) wordt opgenomen. De slak drijft op het gesmolten ijzer en kan daardoor gemakkelijk worden verwijderd. Deze slak moet vloeibaar blijven. Indien nodig wordt vloeispaat (CaF2) toegevoegd om dit te bevorderen. Voor een goede slakvorming wordt calciumcarbonaat toegevoegd, dat ontleedt in calciumoxide en koolstofdioxide. Het koolstofdioxide reageert met cokes tot koolstofmono-oxide, dat werkt als eredoctor. Het calciumoxide reageert met allerlei verontreinigingen, bijvoorbeeld met siliciumdioxide: Van de laatste stof wordt hoogovencement gemaakt. Als het gevormde ruwe ijzer nog teveel verontreinigingen bevat (bijvoorbeeld teveel fosfor-, silicium-, of zwavelverbindingen of koolstof) kan het verder worden bewerkt. Het niet gewenste bestanddelen worden geoxideerd, waarna de oxiden in de slak terechtkomen. Op deze manier wordt staal gemaakt met de gewenste samenstelling. Dit gebeurt op verschillende manieren, bijvoorbeeld via het oxystaalproces, waarbij men zuivere zuurstof gebruikt om het koolstofgehalte te verlagen. Een andere mogelijkheid is het Bessemer- en het Thomasproces. Hierbij wordt lucht door het ruwijzer geblazen en schroot toegevoegd om de temperatuur te beheersen. Een derde manier is het Siemens-Martinproces. Dit proces vindt plaats in een oven waarvan de temperatuur zeer goed regelbaar is. Daardoor kan meer schroot of vast ruwijzer worden verwerkt. Omdat de samenstelling van het staal zeer nauwkeurig kan worden geregeld, wordt deze methode meestal gebruikt voor de vervaardiging van speciale staalsoorten. Atoomnummer 26
Atoommassa
55,85 g.mol -1
Elektro-negativiteit volgens Pauling 1,8
Dichtheid 7,8 g.cm-3 bij 20°C
Smeltpunt 1536 °C
Kookpunt 2750 °C
Vanderwaalstraal 0,126 nm
Ionstraal 0,076 nm (+2) ; 0,064 nm (+3) Isotopen 8
Elektronen Schil [ Ar ] 3d6 4s2
Energie eerste ionisatie 761 kJ.mol -1
Energie tweede ionisatie 1556,5 kJ.mol -1
Energie derde ionisatie 2951 kJ.mol -1
Standaard potentiaal - 0,44 V (Fe2+ / Fe ) ; 0,77 V ( Fe3+ / Fe2+ ) Ontdekt In de Oudheid