Gjeokimia e hekurit

nxënësi 9 klasa “B”.

Raevsky Georgy

Hekuri nuk është vetëm metali më i rëndësishëm i natyrës që na rrethon, ai është baza e kulturës dhe industrisë, është një instrument lufte dhe i punës paqësore. Dhe është e vështirë të gjesh një element tjetër në të gjithë tabelën periodike që do të lidhej kaq shumë me fatet e së shkuarës, të tashmes dhe të ardhshme të njerëzimit.

Akademiku Alexander Evgenievich Fersman, një gjeokimist, mineralog, gjeograf dhe udhëtar i shquar sovjetik

Çfarë është gjeokimia?

Shkrimtari erudit romak, autor i "Historisë Natyrore" Plini Plaku shkroi: "Minierat e mineralit të hekurit i ofrojnë njeriut mjetin më të shkëlqyer. Sepse me këtë mjet ne presim tokën, kultivojmë kopshte pjellore dhe, duke prerë hardhitë e egra me rrush, i detyrojmë të dorëzohen çdo vit. Me këtë mjet ndërtojmë shtëpi, thyejmë gurë dhe përdorim hekur për të gjitha këto nevoja.

Mineralet, përfshirë hekurin, vlerësoheshin jo vetëm në fillim të epokës së krishterë, në kohën e Plinit. Në shekullin tonë, e paimagjinueshme pa zhvillimet shkencore e teknike dhe industrinë e zhvilluar, rëndësia e tyre është rritur edhe më shumë. Por në mënyrë që njerëzimi të marrë elementët e nevojshëm në sasi të mjaftueshme, ato duhet të minohen vazhdimisht. Dhe për këtë ju duhet të dini modelet e shpërndarjes së elementeve kimike në planetin Tokë.

Studimi i këtyre ligjeve është i zënë nga shkenca të ndryshme, ndër të cilat vendin kryesor e zë gjeokimia - shkenca e përbërjes kimike të Tokës, ligjet e shpërndarjes së elementeve dhe izotopeve të tyre, si dhe proceset e formimit të shkëmbinjve, dherave. dhe ujërat natyrore. (Nëse dikush është i interesuar, shkenca e kozmokimisë është e angazhuar në të njëjtin kërkim në hapësirën jashtëtokësore). Meqenëse elementet kimike gjenden në koren e tokës në formën e xeheve dhe mineraleve, gjeokimia, nga njëra anë, është motra e kimisë dhe, nga ana tjetër, është në kontakt të ngushtë me gjeologjinë. Dhe një nga fushat kryesore të gjeologjisë është studimi i shpërndarjes së mineraleve në koren e tokës. Prandaj, gjeokimia shpesh konsiderohet si një lloj fushe shkencore hibride që doli në kufirin e gjeologjisë dhe kimisë. Pra, ky "ekuacion" do të jetë pjesërisht i vërtetë: "gjeokimi = gjeologji + kimi" - por vetëm pjesërisht.

Termi "gjeokimi" u shfaq në çerekun e fundit të shekullit të 19-të. Me sa duket, ai u fut në përdorim shkencor nga një nga gjeokimikët e parë profesionistë, shkencëtari amerikan Frank Clark (1847-1931), i cili quhet babai i gjeokimisë.

Shkencëtari i shquar rus V. I. Vernadsky konsiderohet me të drejtë një nga themeluesit e gjeokimisë moderne. Në vitin 1927 ai e deshifroi përmbajtjen e kësaj shkence si vijon: “Gjeokimia studion elementet kimike, pra atomet e kores së tokës dhe, për aq sa është e mundur, të gjithë planetit. Ai studion historinë e tyre, shpërndarjen dhe lëvizjen e tyre në hapësirë-kohë, marrëdhëniet e tyre gjenetike në planetin tonë.”

Aktualisht, pikëpamja më e zakonshme e lëndës dhe përmbajtjes së gjeokimisë është si vijon: gjeokimia moderne studion shpërndarjen dhe përmbajtjen e elementeve kimike në minerale, xehe, shkëmbinj, tokë, ujëra dhe qarkullimin atmosferik të elementeve në natyrë në bazë të vetive. të atomeve dhe joneve të tyre.

Hekuri është një nga elementët më të bollshëm në sistem diellor, veçanërisht në planetët tokësorë, veçanërisht në Tokë. Një pjesë e konsiderueshme e hekurit të planetëve tokësorë ndodhet në bërthamat e planetëve, përfshirë Tokën, ku përmbajtja e tij arrin 90%. Përmbajtja e hekurit në koren e tokës është nga 4 në 5%, dhe në mantel rreth 12%. Nga metalet, hekuri është i dyti vetëm pas aluminit në kore. Në të njëjtën kohë, rreth 86% e të gjithë hekurit është në bërthamë dhe 14% në mantel.

Përmbajtja e hekurit rritet ndjeshëm në shkëmbinjtë magmatikë të përbërjes bazë, ku shoqërohet me piroksen, amfibol, olivin dhe biotitin. Në përqendrime industriale, hekuri grumbullohet gjatë pothuajse të gjitha proceseve ekzogjene dhe endogjene që ndodhin në koren e tokës. Në ujin e detit, hekuri përmbahet në sasi shumë të vogla prej 0,002 - 0,02 mg/l. Në ujin e lumit, është pak më e lartë - 2 mg / l.

Hekuri luan një rol të rëndësishëm në biosferë, pasi atomi i hekurit është pjesë e hemoglobinës, proteina e qelizave të kuqe të gjakut në organizmat më të lartë. Hemoglobina është e përfshirë në shpërndarjen e oksigjenit në inde dhe qeliza.

Besohet se hekuri, së bashku me nikelin, kobaltin dhe oksigjenin (sipas një teorie tjetër, hidrogjeni) është pjesë e bërthamës së tokës. Presioni në qendër të Tokës është kolosal (rreth 3 milion atmosfera), dhe vetitë e këtyre elementeve, përfshirë hekurin, duhet të bëhen të pazakonta. Shkencëtarët besojnë se nën ngjeshje të tilla, hidrogjeni bëhet metal dhe struktura elektronike e hekurit dhe atomeve të tjera metalike (kryesisht predha e jashtme e elektroneve) mund të ndryshojë shumë. Megjithatë, megjithëse shkrimtarët e trillimeve shkencore e kanë përshkruar tashmë shumë herë udhëtimin në qendër të Tokës, ne nuk mund të studiojmë drejtpërdrejt përbërjen e bërthamës së tokës: gjeokimistët e gjykojnë atë në bazë të të dhënave indirekte.

Vetitë gjeokimike të hekurit

Tipari më i rëndësishëm gjeokimik i hekurit është prania e disa gjendjeve të oksidimit. Hekuri në një formë neutrale - metalike - përbën thelbin e tokës, ndoshta i pranishëm në mantel dhe shumë rrallë gjendet në koren e tokës. Hekuri me ngjyra FeO është forma kryesore e hekurit në mantel dhe koren e tokës. Hekuri oksid Fe2O3 është karakteristik për pjesët më të larta, më të oksiduara të kores së tokës, në veçanti, shkëmbinjtë sedimentarë.

Për sa i përket vetive kimike kristalore, joni Fe2+ është afër joneve Mg2+ dhe Ca2+, elementë të tjerë kryesorë që përbëjnë një pjesë të konsiderueshme të të gjithë shkëmbinjve tokësorë. Për shkak të ngjashmërisë së tyre kimike kristalore, hekuri zëvendëson magnezin dhe, pjesërisht, kalciumin në shumë silikate. Përmbajtja e hekurit në mineralet me përbërje të ndryshueshme zakonisht rritet me uljen e temperaturës.

mineralet e hekurit

Në koren e tokës, hekuri është i shpërndarë gjerësisht - ai përbën rreth 4.1% të masës së kores së tokës (vendi i 4-të midis të gjithë elementëve, i dyti midis metaleve). Në mantel dhe në koren e tokës, hekuri është i përqendruar kryesisht në silikate, ndërsa përmbajtja e tij është e konsiderueshme në shkëmbinjtë bazë dhe ultrabazikë dhe e ulët në shkëmbinjtë acidikë dhe të ndërmjetëm.

Njihen një numër i madh xeheroresh dhe mineralesh që përmbajnë hekur. Xeherorët janë minerale natyrore që përmbajnë hekur në sasi dhe përbërje të tilla, në të cilat nxjerrja industriale e metalit prej tyre është ekonomikisht e realizueshme. Përmbajtja e hekurit në mineralet industriale varion në një gamë të gjerë - nga 16 në 70%. Në varësi të përbërjes kimike, mineralet e hekurit përdoren për shkrirjen e hekurit në formën e tyre natyrale ose, nëse përmbajnë më pak se 50% Fe, pas pasurimit. Shumica e xeheve të hekurit përdoren për shkrirjen e hekurit, çelikut dhe ferroaliazheve. Në një relativisht sasi të mëdha ato përdoren si bojëra natyrale (okër) dhe peshues për shpimin e baltës.

Me rëndësinë më të madhe praktike janë minerali i kuq i hekurit (hematiti, Fe2O3; përmban deri në 70% Fe), minerali i hekurit magnetik (magnetiti, FeO.Fe2O3, Fe3O4; përmban 72,4% Fe), minerali i hekurit kafe ose limoniti (goetiti dhe hidrogoetiti dhe hidrogoetit, përkatësisht FeOOH dhe FeOOH nH2O). Gëtiti dhe hidrogoetiti gjenden më shpesh në koren e motit, duke formuar të ashtuquajturat "kapele hekuri", trashësia e të cilave arrin disa qindra metra. Mund të jenë gjithashtu me origjinë sedimentare, duke rënë nga tretësirat koloidale në liqene ose zona bregdetare të deteve. Në këtë rast formohen xeherore hekuri olitike, ose bishtajore. Ato shpesh përmbajnë vivianit Fe(3PO4)2 8H2O, i cili ka formën e kristaleve të zeza të zgjatura dhe agregateve rrezatuese rrezatimi.

Në natyrë, sulfidet e hekurit janë gjithashtu të përhapura - piriti FeS2 (squfur ose pirit hekuri) dhe pirotiti. Ato nuk janë mineral hekuri - piriti përdoret për të prodhuar acid sulfurik, dhe pirotiti shpesh përmban nikel dhe kobalt.

Mineralet e tjera të zakonshme të hekurit janë:

· Sideriti - FeCO3 - përmban afërsisht 35% hekur. Ka ngjyrë të verdhë në të bardhë (me nuancë gri ose kafe në rast kontaminimi).

Marcasite - FeS2 - përmban 46.6% hekur. Ndodh në formën e kristaleve rombike bipiramidale, të verdha, si bronzi.

Lollingiti - FeAs2 - përmban 27.2% hekur dhe shfaqet si kristale rombike bipiramidale me ngjyrë të bardhë argjendtë.

Mispikeli - FeAsS - përmban 34,3% hekur. Shfaqet si prizma monoklinike të bardha.

Melanteriti - FeSO4 7H2O - është më pak i zakonshëm në natyrë dhe është një kristal monoklinik i gjelbër (ose gri për shkak të papastërtive) me një shkëlqim qelqor, i brishtë.

Vivianite - Fe3(PO4)2 8H2O - paraqitet si kristale monoklinike blu-gri ose jeshile-gri.

Korja e tokës përmban gjithashtu minerale të tjera, më pak të zakonshme të hekurit, për shembull:

Depozitat kryesore të mineralit të hekurit

Depozitat kryesore të hekurit janë në Australi, Brazil, Venezuelë, Indi, Kanada, Liberi, Rusi, SHBA, Francë, Suedi.

Për sa i përket rezervave të mineralit të hekurit, Rusia zë një nga vendet e para në botë.

Depozitat kryesore të mineralit të hekurit në hartën gjeologjike të botës

Fakt interesant gjeokimik:

Shumë pak elementë gjenden në natyrë në formë të lirë. Në këtë formë ato quhen vendase. Metalet dhe shumica e jometaleve kombinohen me elementë të tjerë, veçanërisht oksigjen, shumë lehtë. Prandaj, në koren e tokës, ato janë pothuajse gjithmonë në formë të lidhur, si pjesë e përbërjeve të ndryshme. Hekuri është një element shumë aktiv, që oksidohet lehtësisht, veçanërisht në prani të lagështirës. Megjithatë, hekuri vendas gjendet në natyrë. Ky është një rast krejtësisht i jashtëzakonshëm, sepse hekuri në formën e tij amtare hyn në koren e tokës si pjesë e meteoritëve.

Dhe ja çfarë thotë akademiku Fersman në një libër popullor mbi gjeokiminë e hekurit:

“Hekuri i përket metaleve më të rëndësishme të universit. Ne shohim linjat e tij në të gjithë trupat kozmikë, ato na shkëlqejnë në atmosferat e yjeve të nxehtë, ne shohim atome të stuhishme të hekurit që bien në sipërfaqen diellore, ato bien tek ne çdo vit në formën e pluhurit të imët kozmik, në formë të meteoritëve të hekurt. Në shtetin e Arizonës, në Afrikën e Jugut, në pellgun tonë Podkamennaya Tunguska, ranë masa madhështore hekuri vendas, ky metal më i rëndësishëm i universit. Gjeofizikanët thonë se e gjithë qendra e tokës përbëhet nga një masë hekuri nikeli dhe se korja e tokës sonë është e njëjtë me ato skorje qelqore që rrjedhin nga një furrë shpërthyese gjatë shkrirjes së hekurit.

…Gjeokimistët na zbulojnë historinë e hekurit. Ata thonë se edhe korja e tokës është 4,2% hekur, ajo nga metalet vetëm alumini është më shumë në natyrën përreth nesh sesa hekuri. Ne e dimë se është pjesë e atyre masave të shkrira që në formën e shkëmbinjve olivin dhe bazalt, ngurtësohen në thellësi si shkëmbinjtë më të rëndë dhe më parësorë. vendburimi mineral i gjeokimisë së hekurit

Ne e dimë se në shkëmbinjtë e granitit mbetet relativisht pak hekur, gjë që tregohet nga ngjyrat e tyre të lehta - të bardha, rozë, jeshile. Por në sipërfaqen e tokës, reaksionet kimike komplekse ende grumbullojnë rezerva të mëdha mineral hekuri. Disa prej tyre formohen në subtropikët, ku periudhat e shirave tropikale zëvendësohen nga ditë të ndritshme me diell të një vere të nxehtë, ku gjithçka e tretshme lahet nga shkëmbinjtë dhe formohen akumulime të mëdha - kore mineralesh hekuri dhe alumini.

Ne e dimë se si ujërat e stuhishme që përmbajnë lëndë organike sjellin sasi të mëdha hekuri nga shkëmbinj të ndryshëm në fund të liqeneve të vendeve veriore, për shembull, Karelia jonë; në fund të liqeneve, ku rrjedh uji, depozitohen bizele ose konkrecione të tëra hekuri me pjesëmarrjen e baktereve speciale të hekurit... Pra, në këneta, thellësitë e detit, gjatë historisë së gjatë gjeologjike të Tokës sonë, akumulime mineralesh hekuri. u formuan; dhe nuk ka dyshim se në një sërë rastesh, jeta shtazore dhe bimore ka ushtruar ndikimin e saj në formimin e këtyre depozitimeve.

Kështu u formuan depozitat e mëdha të Kerçit; kështu janë formuar, sipas të gjitha gjasave, rezervat e mëdha të mineralit të hekurit të Krivoy Rog dhe anomalia magnetike e Kurskut.

Xeherorët e këtyre dy vendburimeve të fundit u depozituan nga ujërat e deteve të lashta aq shumë kohë më parë, sa fryma e nxehtë e thellësive arriti të ndryshojë strukturën e tyre dhe në vend të mineralit të hekurit kafe, si në Kerç, këtu shohim xehe të zeza të ndryshuara. i përbërë nga shkëlqimi i hekurit (hematiti, ose minerali i kuq i hekurit) dhe hekuri magnetik.

Bredhja e hekurit nuk ndalet në sipërfaqen e tokës. Vërtetë, shumë pak prej tij grumbullohet në ujin e detit; dhe me të drejtë thuhet se ky ujë nuk përmban pothuajse asnjë hekur. Mirëpo, në kushte të veçanta, të jashtëzakonshme, edhe në det, në gjire të cekëta, depozitohen sedimente me ngjyra, vendburime të plota mineral hekuri, të cilat gjenden edhe në një sërë vendburimesh të lashta detare. Kështu u formuan depozitat tona të famshme të mineralit të hekurit në Ukrainë pranë Khopra, Kerch dhe Ayati. Por në sipërfaqen e tokës - në përrenj, lumenj, liqene, këneta - hekuri endet kudo; dhe bimët e gjejnë gjithmonë vetë këtë element kimik të rëndësishëm, pa të cilin jeta e bimëve është e pamundur. Mundohuni të privoni tenxheren me lule nga hekuri dhe do të shihni që lulet së shpejti do të humbasin ngjyrat dhe erën e tyre, gjethet do të zverdhen, do të fillojnë të thahen ...

... Kështu, në një bimë, në një organizëm të gjallë, cikli i hekurit në tokë përfundon dhe qelizat e kuqe të gjakut në gjakun e njeriut janë një nga fazat e fundit në bredhjen e këtij metali, pa të cilin nuk ka as jetë dhe as. punë paqësore.

E ardhmja e hekurit

Epoka e hekurit - një epokë që filloi në historinë primitive të njerëzimit, kur lindi metalurgjia e hekurit dhe prodhimi i veglave të hekurit - vazhdon. Përafërsisht të nëntëdhjetë të gjitha metalet dhe lidhjet e përdorura nga njerëzimi bazohen në hekur. Hekuri shkrihet në botë rreth 50 herë më shumë se alumini, për të mos përmendur metalet e tjera. Plastika? Por në kohën tonë, ata më së shpeshti kryejnë funksione të tjera në dizajne të ndryshme, dhe nëse, në përputhje me traditën, ata përpiqen t'i futin në rangun e "zëvendësuesve të domosdoshëm", atëherë më së shpeshti zëvendësojnë metalet me ngjyra, jo me ngjyra. ato. Vetëm disa për qind e plastikës që konsumojmë po zëvendësojnë çelikun.

Lidhjet me bazë hekuri janë universale, të avancuara teknologjikisht, të disponueshme dhe të lira në masë. Baza e lëndës së parë të këtij metali gjithashtu nuk shkakton shqetësim: njerëzit kanë rezerva të mjaftueshme tashmë të eksploruara të mineralit të hekurit. Përveç kësaj, shkencëtarët janë të bindur se zbulimet që do të bëhen në fushën e gjeokimisë së hekurit (dhe në të ardhmen - kozmokimisë së hekurit) do t'i ofrojnë njerëzimit burime të reja të këtij elementi të pazëvendësueshëm. Hulumtimi në këtë fushë të gjeokimisë është i nevojshëm sepse hekuri mund të quhet themeli i qytetërimit tonë pa ekzagjerim.

Letërsia

1) Wikipedia, artikulli "Hekuri"

2) Enciklopedia e Madhe Sovjetike, artikulli "Xherorët e Hekurit"

(http://bse.sci-lib.com/article039128.html).

Hekuri është në vendin e dytë (4.7% në koren e Tokës) pas aluminit për sa i përket rezervave dhe prevalencës në planet. Ai u zbulua në agimin e shoqërisë njerëzore dhe ende nuk e humbet rëndësinë e tij dhe përdoret kudo.

Më shpesh, hekuri gjendet në mineralet e pasura me metale, të cilat mund të nxirren dhe përpunohen relativisht lehtë. AT formë e pastër hekuri është gjetur vetëm në meteorite, dhe në përbërje është i pranishëm në sulfide, silikate dhe okside.

Karakteristikat e hekurit

Vetitë fizike

Hekuri është një metal i bardhë argjendtë me një nuancë gri. Në formën e tij të pastër, është plastik, por i brishtë. Kur shtoni aditivë të ndryshëm (për shembull, karbon) në të, ngurtësia dhe brishtësia e lidhjes rriten. Hekuri është një përcjellës i mirë i elektricitetit, nxehtësisë dhe ka veti të fuqishme magnetike, domethënë nën ndikimin e një fushe magnetike magnetizohet dhe më pas bëhet vetë magnet.

Hekuri është veçanërisht i rëndësishëm për organizmat e gjallë. Nxit proceset e frymëmarrjes dhe është pjesë e hemoglobinës së gjakut (477 mg/l). Kjo do të thotë se hekuri është i përfshirë në procesin e dërgimit të oksigjenit nga organet e frymëmarrjes në inde.

Duke qenë në ujë dhe në ajër të lagësht, hekuri zbehet dhe ndryshket, dhe në një temperaturë prej 1539 ° C shkrihet lehtësisht dhe mund të farkëtohet. Në temperaturat e larta hekuri reagon me avujt e ujit.

Hekuri formon 300 minerale të ndryshme (karbonate, sulfide, etj.) dhe migron fuqishëm në koren e tokës. Quhet metali i brendësisë së tokës, pasi grumbullohet në kristalizimin e magmës.

Vetitë kimike

Hekuri është një metal me një shkallë mesatare të aktivitetit kimik. Në ajër, mbi të formohet një film mbrojtës, i cili parandalon korrozionin dhe ndryshkjen. Nëse ajri është i lagësht, hekuri oksidohet dhe ndryshket.

Ai shpërndahet në acid klorhidrik ose sulfurik të holluar, me çlirimin e hidrogjenit. Zhvendos metalet nga tretësirat e kripës. Gjatë ngrohjes, ai ndërvepron me jometalet.

Komponimet dhe prania e hekurit në natyrë

Në ujërat natyrore, përmbajtja mesatare e hekurit (në intervalin 0,01-26 mg/l). Përveç kësaj, kafshët, bakteret dhe bimët e përmbajnë atë në trupin e tyre. Edhe në indet dhe organet e brendshme të njerëzve ka hekur që hyn në trup me ushqim. Nevoja për të për një të rritur është 11-30 mg. Hekuri i tepërt çon në hemokromatozë dhe çrregullime serioze të organeve të brendshme.

Meqenëse depozitat e mineralit të hekurit ndodhin në kushte të ndryshme gjeologjike, përbërja e xeheve dhe kushtet për vendndodhjen e tyre janë të ndryshme.

Hekuri gjendet në shumë xehe:

Hematit (shkëlqim hekuri, mineral hekuri i kuq),

Pirit (pirit squfuri) dhe getit,

Magnetiti ( mineral hekuri magnetik),

Sideriti dhe hidrogjeniti.

Cikli i hekurit në natyrë

(Në shembullin e ciklit të squfurit dhe komponimeve të tjera në natyrë)

Për shkak të aktivitetit jetësor të baktereve të hekurit (bakteret filamentoze dhe bakteret e vetme hekuri), cikli i hekurit ndodh në natyrë. Ata oksidojnë hekurin në hidroksid hekuri, dhe karboni merret nga dioksidi i karbonit. Kështu, bakteret e hekurit marrin energji për aktivitetin e tyre jetësor dhe pas vdekjes depozitohen në tokë në formën e mineralit të kënetës.

Aplikimet e hekurit

Në formën e tij të pastër, hekuri është i brishtë, kështu që praktikisht nuk përdoret. Përdoret për prodhimin e elektromagnetëve, si katalizator për reaksionet kimike etj.

Aplikimi kryesor i këtij metali është në formën e lidhjeve. Ato përbëjnë 95% të të gjitha produkteve metalike. Hekuri është përbërësi kryesor i çelikut dhe gize. Çeliku ka më pak karbon se gize dhe për këtë arsye është më duktil dhe rezistent ndaj ngarkesave të mprehta të hekurit.

Hekuri përfshihet gjithashtu në nikelin dhe lidhjet e tjera të përdorura në inxhinierinë elektrike, bateritë hekur-ajër dhe bateritë hekur-nikel.

Prodhohen materiale me bazë hekuri që mund të përballojnë temperaturat e ulëta dhe të larta, mjediset agresive, rrezatimin bërthamor, vakumin dhe presionet e larta etj.

Hekuri bën pjesë në grupin e atyre metaleve që përdoren shumë në të gjitha fushat e ekonomisë kombëtare dhe shtëpiake. Gize dhe çeliku janë bërë baza e teknologjisë moderne. Me pjesëmarrjen e tyre, zhvillimi i industrisë së rëndë, transporti i ndryshëm tokësor etj.

Rezerva të mëdha hekuri në Rusi, Australi, Kanada, Kazakistan, Indi, Francë, SHBA, Venezuelë dhe Afrikën e Jugut.

/ mineral Hekuri

Hekuri i përket grupit të elementeve vendase. Hekuri vendas është një mineral me origjinë tokësore dhe kozmogjene. Përmbajtja e nikelit është 3 për qind më e lartë në hekurin tokësor sesa në atë kozmogjen. Ai gjithashtu përmban papastërti të magnezit, kobaltit dhe elementëve të tjerë gjurmë. Hekuri vendas ka një ngjyrë gri të çelur me një shkëlqim metalik; përfshirjet e kristaleve janë të rralla. Ky është një mineral mjaft i rrallë me një fortësi prej 4-5 njësi. dhe një dendësi prej 7000-7800 kg për metër kub. Arkeologët kanë vërtetuar se hekuri vendas është përdorur nga njerëzit e lashtë shumë përpara se të shfaqeshin aftësitë për të shkrirë metalin e hekurit nga xeherori.

Ky metal në formën e tij origjinale ka një nuancë të bardhë argjendi, sipërfaqja ndryshket shpejt në lagështi të lartë ose në ujë të pasur me oksigjen. Ky shkëmb karakterizohet nga plasticitet i mirë, shkrihet në temperaturën 1530 gradë Celsius, mund të farkëtohet dhe rrokulliset lehtësisht. Metali ka përçueshmëri të mirë elektrike dhe termike, përveç kësaj dallohet nga shkëmbinjtë e tjerë nga vetitë magnetike.

Kur ndërvepron me oksigjenin, sipërfaqja e metalit mbulohet me një film që formohet, i cili e mbron atë nga efektet gërryese. Dhe kur ajri përmban lagështi, hekuri oksidohet dhe në sipërfaqen e tij formohet ndryshk. Në disa acide, hekuri tretet dhe hidrogjeni lirohet.

Historia e hekurit

Hekuri ka pasur një ndikim të madh në zhvillimin e shoqërisë njerëzore dhe vazhdon të vlerësohet edhe sot. Përdoret në shumë industri. Hekuri ndihmoi njeriun primitiv të zotëronte mënyra të reja gjuetie, çoi në zhvillimin e bujqësisë falë mjeteve të reja. Hekuri në formën e tij të pastër në ato ditë ishte pjesë e meteoritëve të rënë. Edhe sot e kësaj dite, ekzistojnë legjenda për origjinën jotokësore të këtij materiali. Metalurgjia e ka origjinën në mesin e mijëvjeçarit të dytë para Krishtit. Në atë kohë në Egjipt ata zotëronin prodhimin e metalit nga xeherori i hekurit.

Ku nxirret hekuri?

Në formën e tij të pastër, hekuri gjendet në trupat qiellorë. Metali u gjet në tokën hënore. Tani hekuri nxirret nga xeherori i shkëmbinjve, dhe Rusia zë një pozitë udhëheqëse në nxjerrjen e këtij metali. Depozita të pasura të mineralit të hekurit ndodhen në pjesën evropiane, në Siberinë Perëndimore dhe Urale.

Zonat e përdorimit

Hekuri është thelbësor në prodhimin e çelikut, i cili ka një gamë të gjerë aplikimesh. Pothuajse çdo prodhim përdor këtë material. Hekuri përdoret gjerësisht në jetën e përditshme, ai mund të gjendet në formën e produkteve të falsifikuara dhe gize. Hekuri ju lejon t'i jepni produktit një formë të ndryshme, kështu që përdoret në farkëtimin dhe krijimin e gazebave, gardheve dhe produkteve të tjera.

Të gjitha amvisat në kuzhinë përdorin hekur, sepse produktet prej gize nuk janë gjë tjetër veçse një aliazh hekuri dhe karboni. Enët e gatimit prej gize nxehen në mënyrë të barabartë, e ruajnë temperaturën për një kohë të gjatë dhe zgjasin për dekada. Përbërja e pothuajse të gjitha takëmeve përfshin hekur, dhe çelik inox përdoret për të bërë enët dhe enët e ndryshme të kuzhinës dhe sende të tilla të nevojshme si lopata, sfurk, ​​sëpata dhe mjete të tjera të dobishme. Ky metal përdoret gjerësisht në bizhuteri.

Përbërje kimike

Hekuri telurik përmban papastërti të nikelit (Ni) 0,6-2%, kobalt (Co) deri në 0,3%, bakër (Cu) deri në 0,4%, platin (Pt) deri në 0,1%, karbon; në hekurin e meteorit, nikeli është nga 2 në 12%, kobalti është rreth 0,5%, ka edhe papastërti të fosforit, squfurit dhe karbonit.

Sjellja në acide: i tretshëm në HNO3.
Në natyrë, ka disa modifikime të hekurit - në temperaturë të ulët ka një qelizë BCC (Im3m), me temperaturë të lartë (në temperatura > 1179K) qelizë FCC (Fm(-3)m). Gjendet në sasi të mëdha në meteorite. Figurat Widmanstätten shfaqen në meteorite hekuri kur gdhendeshin ose nxehen.
Origjina: hekuri telurik (tokësor) gjendet rrallë në llavat bazaltike (Wifak, ishulli Disko, në brigjet perëndimore të Grenlandës, afër qytetit të Kassel, Gjermani). Pirrotiti (Fe1-xS) dhe koheniti (Fe3C) shoqërohen me të në të dyja pikat, gjë që shpjegon si reduktimin nga karboni (përfshirë nga shkëmbinjtë pritës) ashtu edhe dekompozimin e komplekseve karbonil të tipit Fe(CO)n. Në kokrrat mikroskopike është konstatuar më shumë se një herë në shkëmbinj ultramafikë të alteruar (të serpentinizuar), gjithashtu në paragjenezë me pirotit, ndonjëherë me magnetit, për shkak të të cilit lind gjatë reaksioneve të reduktimit. Është shumë e rrallë në zonën e oksidimit të vendburimeve xeherore, gjatë formimit të xeheve kënetore. Janë regjistruar gjetje në shkëmbinjtë sedimentarë të lidhur me reduktimin e përbërjeve të hekurit nga hidrogjeni dhe hidrokarburet.
Në tokën hënore është gjetur thuajse hekur i pastër, i cili shoqërohet si me rënien e meteoritëve ashtu edhe me proceset magmatike. Së fundi, dy klasa meteorësh - hekuri me gurë dhe hekuri - përmbajnë lidhje natyrale të hekurit si një përbërës shkëmbor.

Familje e hekurit vendas (sipas Godovikov)
Grupi vendas i hekurit
< 2,9, редко до 6,4 ат. % Ni - феррит
< ~ 6,4 ат. % Ni - камасит

Grupi vendas i nikelit
> 24 në. % Ni - taenite
62.5 - 92 në. % Ni - awaruite Ni3Fe
(Ni, Fe) - Nikel amtare

Hekuri (anglisht Iron, frëngjisht Fer, gjermanisht Eisen) është një nga shtatë metalet e antikitetit. Ka shumë mundësi që njeriu të jetë njohur me hekurin me origjinë meteorike më herët sesa me metalet e tjera. Hekuri meteorit është zakonisht i lehtë për t'u dalluar nga hekuri tokësor, pasi pothuajse gjithmonë përmban nga 5 deri në 30% nikel, më shpesh - 7-8%. Që nga kohërat e lashta, hekuri është marrë nga mineralet që gjenden pothuajse kudo. Xeherorët më të zakonshëm janë hematiti (Fe 2 O 3 ,), minerali i hekurit kafe (2Fe 2 O 3 , ZH 2 O) dhe varietetet e tij ( mineral bog, sideriti ose hekuri spar FeCO3 ,), magnetiti (Fe 3 0 4) dhe disa të tjerë. Të gjitha këto xehe, kur nxehen me qymyr, reduktohen lehtësisht në një temperaturë relativisht të ulët duke filluar nga 500 o C. Metali që rezulton kishte formën e një mase sfungjore viskoze, e cila më pas përpunohej në 700-800 o Me farkëtim të përsëritur.

Në kohët e lashta dhe në mesjetë, shtatë metalet e njohura atëherë krahasoheshin me shtatë planetët, të cilët simbolizonin lidhjen midis metaleve dhe trupave qiellorë dhe origjinën qiellore të metaleve. Një krahasim i tillë u bë i zakonshëm mbi 2000 vjet më parë dhe gjendet vazhdimisht në letërsi deri në shekullin e 19-të. Në shekullin II. n. e. hekuri u krahasua me Merkurin dhe u quajt merkur, por më vonë u krahasua me Marsin dhe u quajt Mars (Mars), i cili, në veçanti, theksoi ngjashmërinë e jashtme të ngjyrës së kuqërremtë të Marsit me xeheroret e kuqe të hekurit.

raportoni një gabim në përshkrim

Vetitë minerale

Minerali i hekurit filloi të nxirret nga njeriu shumë shekuj më parë. Edhe atëherë, avantazhet e përdorimit të hekurit u bënë të dukshme.

Gjetja e formacioneve minerale që përmbajnë hekur është mjaft e lehtë, pasi ky element përbën rreth pesë për qind të kores së tokës. Në përgjithësi, hekuri është elementi i katërt më i bollshëm në natyrë.

Është e pamundur ta gjesh atë në formën e tij të pastër, hekuri gjendet në një sasi të caktuar në shumë lloje shkëmbinjsh. Përmbajtja më e lartë e hekurit ka xeherori i hekurit, nxjerrja e metalit prej të cilit është ekonomikisht më fitimprurëse. Sasia e hekurit që përmban varet nga origjina e tij, proporcioni normal i të cilit është rreth 15%.

Përbërje kimike

Vetitë e mineralit të hekurit, vlera dhe karakteristikat e tij varen drejtpërdrejt nga përbërja e tij kimike. Minerali i hekurit mund të përmbajë sasi të ndryshme hekuri dhe papastërtitë e tjera. Në varësi të kësaj, ekzistojnë disa lloje të tij:

• shumë i pasur kur përmbajtja e hekurit në xehe kalon 65%;
• e pasur, përqindja e hekurit në të cilën varion nga 60% në 65%;
• mesatare, nga 45% e lart;
• e dobët, në të cilën përqindja e elementeve të dobishme nuk kalon 45%.

Sa më shumë papastërti anësore në përbërjen e mineralit të hekurit, aq më shumë energji nevojitet për përpunimin e tij dhe aq më pak efikas është prodhimi i produkteve të gatshme.

Përbërja e shkëmbit mund të jetë një kombinim i mineraleve të ndryshme, shkëmbinjve të mbetur dhe papastërtive të tjera, raporti i të cilave varet nga depozitimi i tij.

Xeherorët magnetikë dallohen nga fakti se ato bazohen në një oksid që ka veti magnetike, por me ngrohje të fortë ato humbasin. Sasia e këtij lloji shkëmbi në natyrë është e kufizuar, por përmbajtja e hekurit në të mund të mos jetë inferiore ndaj mineralit të kuq të hekurit. Nga pamja e jashtme, duket si kristale të ngurta të zezë dhe blu.

Xeherori i hekurit Spar është një shkëmb xeheror i bazuar në siderit. Shumë shpesh përmban një sasi të konsiderueshme balte. Ky lloj shkëmbi është relativisht i vështirë për t'u gjetur në natyrë, gjë që, duke pasur parasysh përmbajtjen e vogël të hekurit, e bën atë të përdoret rrallë. Prandaj, është e pamundur t'i atribuohen ato llojeve industriale të xeheve.

Përveç oksideve, në natyrë gjenden xehe të tjera me bazë silikate dhe karbonate. Sasia e përmbajtjes së hekurit në shkëmb është shumë e rëndësishme për përdorimin e tij industrial, por prania e nënprodukteve të dobishme si nikeli, magnezi dhe molibdeni është gjithashtu e rëndësishme.

Industritë e aplikimit

Shtrirja e mineralit të hekurit është pothuajse plotësisht e kufizuar në metalurgji. Përdoret kryesisht për shkrirjen e hekurit të derrit, i cili nxirret duke përdorur furra me vatër të hapur ose me konvertues. Sot, gize përdoret në sfera të ndryshme të veprimtarisë njerëzore, përfshirë në shumicën e llojeve të prodhimit industrial.

Lidhjet e ndryshme me bazë hekuri përdoren jo më pak - çeliku ka gjetur aplikimin më të gjerë për shkak të forcës dhe vetive të tij kundër korrozionit.

Gize, çeliku dhe lidhje të tjera të tjera të hekurit përdoren në:

1. Inxhinieri mekanike, për prodhimin e makinerive dhe aparateve të ndryshme.
2. Industria e automobilave, për prodhimin e motorëve, kutive, kornizave, si dhe komponentëve dhe pjesëve të tjera.
3. Industritë ushtarake dhe raketore, në prodhimin e pajisjeve speciale, armëve dhe raketave.
4. Konstruksioni, si element përforcues ose ngritja e strukturave mbajtëse.
5. Industria e lehtë dhe ushqimore, si kontejnerë, linja prodhimi, njësi dhe pajisje të ndryshme.
6. Industria minerare, si makineri dhe pajisje speciale.

Depozitat e mineralit të hekurit

Rezervat botërore të mineralit të hekurit janë të kufizuara në sasi dhe vendndodhje. Zonat e grumbullimit të rezervave xeherore quhen depozita. Sot, depozitat e mineralit të hekurit ndahen në:

1. Endogjene. Ato karakterizohen nga një vendndodhje e veçantë në koren e tokës, zakonisht në formën e xeheve të titanomagnetitit. Format dhe vendndodhjet e përfshirjeve të tilla janë të ndryshme, ato mund të jenë në formën e lenteve, shtresave të vendosura në koren e tokës në formën e depozitave, depozitave të ngjashme me vullkanin, në formën e venave të ndryshme dhe forma të tjera të parregullta.
2. Ekzogjene. Ky lloj përfshin depozitimet e mineralit të hekurit kafe dhe shkëmbinjve të tjerë sedimentarë.
3. Metamorfogjene. Të cilat përfshijnë depozitat e kuarcitit.

Depozitat e xeheve të tilla mund të gjenden në të gjithë planetin tonë. Numri më i madh i depozitave është i përqendruar në territorin e republikave post-sovjetike. Sidomos Ukraina, Rusia dhe Kazakistani.

Vende të tilla si Brazili, Kanadaja, Australia, SHBA, India dhe Afrika e Jugut kanë rezerva të mëdha hekuri. Në të njëjtën kohë, pothuajse çdo vend i globit ka depozitat e veta të zhvilluara, në rast të mungesës së të cilave, raca importohet nga vende të tjera.

Pasurimi i xeheve të hekurit

Siç u tha, ekzistojnë disa lloje xeherore. Të pasurit mund të përpunohen menjëherë pasi të jenë nxjerrë nga korja e tokës, të tjerët duhet pasuruar. Përveç procesit të përftimit, përpunimi i xehes përfshin disa faza, si klasifikimi, grimcimi, ndarja dhe grumbullimi.

Deri më sot, ekzistojnë disa mënyra kryesore të pasurimit:

1. Shpëlarje.

Përdoret për pastrimin e xeheve nga papastërtitë anësore në formën e argjilës ose rërës, të cilat lahen duke përdorur avionë uji me presion të lartë. Ky operacion ju lejon të rrisni sasinë e hekurit në mineralin e varfër me rreth 5%. Prandaj, përdoret vetëm në kombinim me llojet e tjera të pasurimit.

1. Pastrimi nga graviteti.

Ajo kryhet duke përdorur lloje të veçanta të pezullimeve, dendësia e të cilave tejkalon densitetin e shkëmbit të mbeturinave, por është inferior ndaj densitetit të hekurit. Nën ndikimin e forcave gravitacionale, përbërësit anësor ngrihen në majë, dhe hekuri zhytet në fund të pezullimit.

1. ndarje magnetike.

Metoda më e zakonshme e pasurimit, e cila bazohet në një nivel të ndryshëm perceptimi nga përbërësit xeheror të ndikimit të forcave magnetike. Një ndarje e tillë mund të kryhet me shkëmb të thatë, shkëmb të lagësht ose në një kombinim alternativ të dy gjendjeve të tij.

Për përpunimin e përzierjeve të thata dhe të lagështa përdoren bateri speciale me elektromagnet.

1. Flotacioni.

Për këtë metodë, minerali i grimcuar në formën e pluhurit ulet në ujë me shtimin e një substance të veçantë (agjent flotues) dhe ajrit. Nën veprimin e reagentit, hekuri bashkon flluskat e ajrit dhe ngrihet në sipërfaqen e ujit, dhe shkëmbi i mbeturinave fundoset në fund. Përbërësit që përmbajnë hekur mblidhen nga sipërfaqja në formë shkume.

Tipari më i rëndësishëm gjeokimik i hekurit është prania e disa gjendjeve të oksidimit. Hekuri në një formë neutrale - metalike - përbën thelbin e tokës, ndoshta i pranishëm në mantel dhe shumë rrallë gjendet në koren e tokës. Hekuri me ngjyra FeO është forma kryesore e hekurit në mantel dhe koren e tokës. Hekuri oksid Fe2O3 është karakteristik për pjesët më të larta, më të oksiduara të kores së tokës, në veçanti, shkëmbinjtë sedimentarë.

Për sa i përket vetive kimike kristalore, joni Fe2+ është afër joneve Mg2+ dhe Ca2+, elementë të tjerë kryesorë që përbëjnë një pjesë të konsiderueshme të të gjithë shkëmbinjve tokësorë. Për shkak të ngjashmërisë së tyre kimike kristalore, hekuri zëvendëson magnezin dhe, pjesërisht, kalciumin në shumë silikate. Përmbajtja e hekurit në mineralet me përbërje të ndryshueshme zakonisht rritet me uljen e temperaturës.

mineralet e hekurit

Në koren e tokës, hekuri është i shpërndarë gjerësisht - ai përbën rreth 4.1% të masës së kores së tokës (vendi i 4-të midis të gjithë elementëve, i dyti midis metaleve). Në mantel dhe në koren e tokës, hekuri është i përqendruar kryesisht në silikate, ndërsa përmbajtja e tij është e konsiderueshme në shkëmbinjtë bazë dhe ultrabazikë dhe e ulët në shkëmbinjtë acidikë dhe të ndërmjetëm.

Njihen një numër i madh xeheroresh dhe mineralesh që përmbajnë hekur. Xeherorët janë minerale natyrore që përmbajnë hekur në sasi dhe përbërje të tilla, në të cilat nxjerrja industriale e metalit prej tyre është ekonomikisht e realizueshme. Përmbajtja e hekurit në mineralet industriale ndryshon shumë - nga 16 në 70%. Në varësi të përbërjes kimike, mineralet e hekurit përdoren për shkrirjen e hekurit në formën e tyre natyrale ose, nëse përmbajnë më pak se 50% Fe, pas pasurimit. Shumica e xeheve të hekurit përdoren për shkrirjen e hekurit, çelikut dhe ferroaliazheve. Në sasi relativisht të vogla ato përdoren si bojëra natyrale (okër) dhe peshues për shpimin e baltës.

Me rëndësinë më të madhe praktike janë minerali i kuq i hekurit (hematiti, Fe2O3; përmban deri në 70% Fe), minerali i hekurit magnetik (magnetiti, FeO.Fe2O3, Fe3O4; përmban 72,4% Fe), minerali i hekurit kafe ose limoniti (goetiti dhe hidrogoetiti dhe hidrogoetit, përkatësisht FeOOH dhe FeOOH nH2O). Gëtiti dhe hidrogoetiti gjenden më shpesh në koren e motit, duke formuar të ashtuquajturat "kapele hekuri", trashësia e të cilave arrin disa qindra metra. Mund të jenë gjithashtu me origjinë sedimentare, duke rënë nga tretësirat koloidale në liqene ose zona bregdetare të deteve. Në këtë rast formohen xeherore hekuri olitike, ose bishtajore. Ato shpesh përmbajnë vivianit Fe(3PO4)2 8H2O, i cili ka formën e kristaleve të zeza të zgjatura dhe agregateve rrezatuese rrezatimi.

Në natyrë, sulfidet e hekurit janë gjithashtu të përhapura - piriti FeS2 (pirit sulfurik ose hekuri) dhe pirotiti. Ato nuk janë mineral hekuri - piriti përdoret për të prodhuar acid sulfurik, dhe pirotiti shpesh përmban nikel dhe kobalt.

Mineralet e tjera të zakonshme të hekurit janë:

· Sideriti - FeCO3 - përmban afërsisht 35% hekur. Ka ngjyrë të verdhë në të bardhë (me nuancë gri ose kafe në rast kontaminimi).

· Markasite - FeS2 - përmban 46,6% hekur. Ndodh në formën e kristaleve rombike bipiramidale, të verdha, si bronzi.

· Löllingite - FeAs2 - përmban 27.2% hekur dhe shfaqet në formën e kristaleve rombike bipiramidale të bardha argjendtë.

· Mispikeli - FeAsS - përmban 34.3% hekur. Shfaqet si prizma monoklinike të bardha.

Melanteriti - FeSO4 7H2O - është më pak i zakonshëm në natyrë dhe është një kristal monoklinik i gjelbër (ose gri për shkak të papastërtive) me një shkëlqim qelqor, i brishtë.

Vivianite - Fe3(PO4)2 8H2O - paraqitet si kristale monoklinike blu-gri ose jeshile-gri.

Për shembull, korja e tokës përmban minerale të tjera, më pak të zakonshme të hekurit.