|
میانبر عمران تحقیق پروژه مقاله پایان نامه درباره وبلاگ به وبلاگ من خوش آمدید آخرین مطالب
آرشيو وبلاگ نويسندگان
اطلاعات اولیه
آهن،عنصر شیمیایی است که درجدول تناوبی با نشان Fe وعدد اتمی 26 وجود دارد. آهن فلزی است که در گروه 8 و دوره 4 جدول تناوبی قرار دارد.
تاریخچـــــه
اولین نشانه‌های استفاده از آهن به زمانسومریانومصریانبر می‌گردد که تقریبا" 4000 سال قبل از میلاد با آهن کشف شده از شهابسنگها اقلام کوچکی مثل سر نیزه و زیور آلات می‌ساختند. از 2000 تا 3000 سال قبل ازمیلاد ، تعداد فزاینده ای از اشیاء ساخته شده با آهن مذاب ( فقدان نیکل ، اینمحصولات را از آهن شهاب سنگی متمایز می‌کند ) در بین‌النهرین ، آسیای صغیر و مصر بهچشم می‌خورد؛ اما ظاهرا" تنها در تشریفات از آهن استفاده می‌شد و آهن فلزی گرانبهاحتی باارزش‌تر ازطلا به‌حساب می‌آمد.
بر اساس تعدادی از منابع آهن ، بعنوان یک محصول جانبی ازتصفیه مس تولید می‌شد - مثل آهن اسفنجی – و بوسیلهمتالوژیآن زمان قابل تولید مجدد نبوده است. از 1600 تا 1200 قبل از میلاد در خاورمیانه بطور روز افزون از آین فلز استفادهمی‌شد، اما جایگزین کابرد برنز در آن زمان نشد. تبر آهنی متعلق به عصرآهن سوئددرگاتلندسوئدیافت شده است. از قرن 10 تا 12 در خاورمیانه یک جابجایی سریع در تبدیلابزار و سلاحهای برنزی به آهنی صورت گرفت. عامل مهم در این جابجائی ، آغاز ناگهانیتکنولوژیهای پیشرفته کار با آهن نبود، بلکه عامل اصلی ، مختل شدن تامینقلع بود. این دوره جابجایی که در زمانهای مختلف و در نقاط مختلفی از جهان رخ داد، دورهای از تمدن به نامعصر آهنرا بوجود آورد.
همزمانبا جایگزینی آهن به جای برنز ،فرآیند کربوریزاسیونکشف شد که بوسیله آن بهآهن موجود در آن زمان ، کربن اضافه می‌کردند. آهن را بصورت اسفنجی که مخلوطی از آهنو سرباره به همراه مقداری کربن یا کاربید است، بازیافت کردند. سپس سرباره آنرا باچکش‌کاری جدا نموده وم حتوی کربن را اکسیده می‌کردند تا بدین طریق آهن نرم تولیدکنند. مردم خاور میانه دریافتند که با حرارت دادن طولانی مدت آهن نرم درلایه ای از ذغال و آب دادن آن در آب یا روغن می‌توان محصولی بسیار محکم‌تر بدستآورد. محصول حاصله که دارای سطح فولادی است، از برنزی که قبلا" کاربرد داشت محکمترو مقاوم‌تر بود. در چین نیز اولین بار از آهن شهاب سنگی استفاده شد و اولین شواهدباستان شناسی برای اقلام ساخته شده با آهن نرم در شمال شرقی نزدیک Xinjiang مربوط به قرن 8 قبل از میلاد بدست آمده است. این وسایل از آهن نرم و با همان روشخاورمیانه و اروپا ساخته شده بودند و گمان می‌رفت که برای مردم غیر چینی هم ارسالمی‌کردند. در سالهای آخر پادشاهی سلسله ژو ( حدود 550 قبل از میلاد) به سببپیشرفت زیاد تکنولوژی کوره ، قابلیت تولید آهن جدیدی بوجود آمد. ساخت کوره‌هایبلندی که توانایی حرارتهای بالای k 1300 را داشت، موجب تولید آهن خام یا چدن توسطچینِی‌ها شد. اگر سنگ معدن آهن را با کربن k 1470-1420 حرارت دهیم، مایع مذابی بدستمی‌آید که آلیاژی با 5/96% آهن و 5/53% کربن است. این محصول محکم را می‌توان بهشکلهای ریز و ظریفی در آورد. اما برای استفاده ، بسیار شکننده می‌باشند، مگر آنکهبیشتر کربن آنرا از بین ببرند. از زمان سلسله ژو به بعد اکثر تولیدات آهن درچین به شکل چدن است. با این همه آهن بعنوان یک محصول عادی که برای صدها سال مورداستفاده کشاورزان قرار گرفته است، باقی ماند و تا زمان سلسله شین ( حدود 221 قبل ازمیلاد ) عظمت چین را واقعا" تحت تاثیر قرار نداد. توسعه چدن در اروپا عقبافتاد، چون کوره‌های ذوب در اروپا فقط توانایی k 1000 را داشت. در بخش زیادی ازقرون وسطی در اروپای غربی آهن را همچنان با روش تبدیل آهن اسفنجی به آهن نرم بدستمی‌آوردند. تعدادی از قالب‌گیریهای آهن در اروپا بین سالهای 1150 و 1350 بعد ازمیلاد در دو منطقه در سوئد به نامهای Lapphyttan و Vinarhyttan انجامشد. دانشمندان می‌پندارند شاید این روش بعد از این دو مکان تا مغولستان آنسوی روسیه ادامه یافته باشد، اما دلیل محکمی برای اثبات این فرضیه وجود ندارد. تااواخر قرن نوزدهم در هر رویدادی یک بازار برای کالاهای چدنی بوجود آمد، ماننددرخواست برای گلوله‌های توپ چدنی. در آغاز برای ذوب آهن از زغال چوب همبعنوان منبع حرارتی و هم عامل کاهنده استفاده می‌شد. در قرن 18 در انگلستان تامینکنندگان چوب کم شدند و اززغال سنگ که یک سوخت فسیلی است، بعنوان منبع جانشین استفاده شد. این نوآوریبوسیلـــه Abraham Darby انرژی لازم برای انقلاب صنعتی را تامین نمود. پیدایـــش:
آهن یکی از رایج‌ترین عناصر زمین است که تقریبا" 5% پوستهزمین را تشکیل می‌دهد.
آهن ازسنگ معدن هماتیتکه عمدتا" Fe2O3 می‌باشد، استخراج می‌گردد. این فلز را بوسیله روش کاهشبا کربن که عنصری واکنش‌‌پذیرتر است جدا می‌کنند. این عمل درکوره بلند در دمای تقریبا" 2000 درجه سانتی‌گراد انجام می‌پذیرد. در سال 2000، تقریبا" 1100 میلیون تن سنگ معدن آهن با رشد ارزش تجاری تقریبا" 25 میلیارددلارآمریکا استخراج شد. درحالیکه استخراج سنگ معدن آهن در 48 کشور صورت میگیرد،چین،برزیل، استرالیا،روسیهوهندبا تولید 70% سنگ آهن جهان پنج کشور بزرگ تولید کنندگان آن به‌حساب می‌آیند. برای تولیدتقریبا" 572 میلیون تن آهن خام 1100 میلیون تن سنگ آهن مورد نیاز است. خصوصیات قابل توجه
جرم یکاتم معمولی آهن 56 برابر جرم یک اتم معمولیهیدروژن می‌باشد. عقیده بر این است که آهن ، دهمین عنصر فراوان در جهان است. Fe مخفف واژهلاتین ferrum برای آهن می‌باشد. اینفلز ، از سنگ معدن آهن استخراج می‌شود و به‌ندرت به حالت آزاد (عنصری) یافتمی‌گردد.
برای تهیه آهن عنصری ، باید ناخالصیهای آن با روشکاهش شیمیایی از بین برود. آهن برای تولیدفولاد بکار می‌رود که عنصر نیست، بلکه یکآلیاژو مخلوطی است از فلزات متفاوت ( وتعدادی غیر فلز بخصوص کربن ). هسته اتمهای آهن دارای بیشترین نیروی همگیر در هرنوکلئون هستند بنابراین آهن با روش همجوشی ، سنگین‌ترین و با روش شکافت اتمی ،سبکترین عنصری است که بصورت گرمازایی تولید می‌شود. وقتی یک ستاره که دارایجرم کافی می‌باشد چنین کاری انجام دهد، دیگر قادر به تولید انرژی در هسته‌اش نبودهو یک ابر اختر پدید می‌آید. آهن رایج‌ترین فلز در جهان به حساب می‌آید. الگوهایجهان شناختی با یک جهان باز پیش‌بینی زمانی را می‌کند که در نتیجه واکنشهای همجوشیوشکافت هسته، همه چیز به آهن تبدیل خواهدشد! کاربردهـا:
کاربرد آهن از تمامی فلزات بیشتر است و 95 درصد فلزاتتولید شده در سراسر جهان را تشکیل می‌دهد. قیمت ارزان و مقاومت بالای ترکیب آناستفاده از آنرا بخصوص در اتومبیلها ، بدنه کشتی‌های بزرگ و ساختمانها اجتنابناپذیر می‌کند. فولاد معروف‌ترین آلیاژ آهن است و تعدادی از گونه‌های آهن به شرح زیرمی‌باشد:
آهن خام که دارای 5%-4% کربن و مقادیر متفاوتی ناخالصی از قبیلگوگرد ،سیلیکون وفسفر است و اهمیت آن فقط به این علت است که در مرحله میانی مسیر سنگ آهن تاچدن وفولاد قرار دارد. · چدن ، شامل 5/3%-2% کربن و مقدار کمیمنگنز می‌باشد. ناخالصیهای موجود در آهن خام مثل گوگرد و فسفر که خصوصیات آنرا تحت تاثیرمنفی قرار می‌دهد، در چدن تا حد قابل قبولی کاهش می‌یابند. نقطه ذوب چدن بین k 1470-1420 می‌باشد که از هر دو ترکیب اصلی آن کمتر است و آنرا به اولین محصول ذوبشده پس از گرم شدن همزمان کربن و آهن تبدیل می‌کند. چدن بسیار محکم ، سخت و شکنندهمی‌باشد. چدن مورد استفاده حتی چدن گرمای سفید موجب شکستن اجسام می‌شود.
· فولاد کربن شامل 5/1% - 5/0% کربن و مقادیر کم منگنز ، گوگرد ، فسفر و سیلیکوناست.
· آهن ورزیده ( آهن نرم) دارای کمتر از 5/0% کربن می‌باشد و محصولی محکم وچکش‌خوار است، اما به اندازه آهن خام گدازپذیر نیست. حاوی مقادیر بسیار کمی کربناست ( چند دهم درصد). اگر یک لبه آن تیز شود، به‌سرعت تیزی خود را از دستمی‌دهد.
· فولادهای آلیاژ حاوی مقادیر متفاوتی کربن بعلاوه فلزات دیگر مانندکروم ،وانادیم ،مولیبدن،نیکل ،تنگستن و ... می‌باشد.
· اکسیدهای آهن برای ساخت ذخیره مغناطیسی در کامپیوتر مورد استفاده قرارمی‌گیرند. آنها اغلب با ترکیبات دیگری مخلوط شده و خصوصیات مغناطیسی خود را بصورتمحلول هم حفظ می‌کنند.
ترکیبات
معمولترین حالات اکسیداسیون آهن عبارتند از:
· حالت فروس2+Fe
· حالت فریک3+Fe
· حالت فریل4+Fe که با تعدادی آنزیم ( مثلا" پیروکسیدازها ) پایدارشده است.
· آهن ( VI) هم معروف است (اگرچه کمیاب می‌باشد). درصورتیکه به شکل فرات پتاسیمباشد، ( K2FeO ) یکاکسید کننده انتخابی برای الکلهای نوع اول می‌باشد. این ماده جامد فقط در شرائط خلاءو ارغوانی تیره پایدار است، هم به صورت محلول سوزآور و هم بصورت یک ماده جامد.
· کاربید آهن Fe3C به نام سمنتیت معروف است.
بیولـوژی:
آهن ، اتم اصلی مولکولهِم ( بخشی از گلبول قرمز) و بنابراین جزءضروری تمامی هموپروتئین‌ها محسوب می‌شود. به همین علت ، وجود این عنصر در حیواناتحیاتی می‌باشد. همچنین آهن غیر آلی در زنجیره‌های آهن – گوگرد بسیاری ازآنزیمها یافت می‌شود. باکتریها اغلب از آهن استفاده می‌کنند. وقتی بدن در حال مبارزه با یکعفونت باکتریایی است، برای عدم دستیابیباکتری به آهن ، این عنصر را پنهان می‌کند.
ایزوتوپها:
آهن بطور طبیعی دارای چهار ایزوتوپ پایدار Fe-54 , Fe56 , Fe-57 , Fe-58 می‌باشد. فراوانی نسبی ایزوتوپهای آهن در طبیعت تقریبا" Fe-54 8/5% ، Fe-56 7/91%، Fe-57 2/2% و Fe-58 3/0% است.Fe-60 که نوکلید پرتوزای غیر فعال است، داراینیمه عمر 5,1 (Myr) می‌باشد. بیشتر تلاش گذشته برای اندازه گیری ترکیبات ایزوتوپیآهن به‌علت فرآیندهایی که توام با نوکلئوسنتز ( مانند مطالعات شهاب سنگها ) وشکل‌گیری کانی‌ها هستند، حول محور تعیین انواع مختلف Fe-60 صورت گرفتهاست.
در وهله‌های مختلف ، شهاب سنگهای Semarkona و Chervony Kut می‌توان بین تمرکز Ni-nickel|60 ( محصول اخترچه Fe-60 ) وفراوانی ایزوتوپهای پایدار آهن ارتباطی یافت که دلیلی برای وجود آهن 60 در زمانشکل‌گیری منظومه شمسی می‌باشد. احتمالا" انرژی آزاد شده توسط فروپاشی آهن 60 بههمراه انرژی رها شده بر اثر فروپاشی نوکلئید پرتوزای Al-26 ، در ذوب مجدد و تفکیکاخترچه‌های بعد از شکل‌گیری آنها 4,6 میلیارد سال پیش تاثیر داشته است. فراوانی Ni-60 موجود در مواد فرازمینی نیز ممکن است آگاهی بیشتری در مورد منشاءمنظومه شمسی و تاریخ ابتدایی آن ارائه نماید. در بین ایزوتوپهای پایدار فقط آهن 57 دارای اسپین اتمی است،(2/1-). به همین خاطر آهن 57 در شیمی و بیوشیمی بعنوان یکایزوتوپ اسپینی دارای کاربرد است. هشدارهــا:
مصرف بیش از حد آهن خوراکی ایجاد مسمومیت می‌کند، چونمقدار زیاد آهن فروس با پروکسیدهای بدن واکنش کرده ، تولید بنیانهای آزاد می‌کند. وقتی مقدار آهن در بدن طبیعی است، مکانیسمهای ضد اکسیداسیون خود بدن قادر به کنترلاین فرآیند می‌باشد. اگر مقدار آهن بیش از نرمال باشد، مقادیر غیرقابل کنترلبنیانهای آزاد بوجود می‌آید.
عصر آهن در خاور نزدیک باستان:
جهان در ۱۰۰۰ پیش از میلاد؛بخش درون خط سرخ‌رنگ نشان‌دهنده جایی است که فلزکاری انجام می‌گرفته‌است،برنزکاری درون خط صورتی نشان داده‌شده‌است.
عصر آهن در خاور نزدیک باستان در آناتولی یا قفقاز با ریخته‌گری و فلزکاری آهن آغاز گشت. تا هزاره ۱ (پیش از میلاد) این عصر سراسر خاور نزدیک باستان را در نوردید و ابزار و جنگ‌افزارهای برنزی جای خود را به همتایان آهنی خود دادند. هزاره ۲ (پیش از میلاد) در
شبه‌قاره هند:
اوتار پرادش کنونی نشان از کاربرد آهن میان ۱۸۰۰ تا ۱۲۰۰ (پیش از میلاد) دارد. می‌نماید که از آغاز سده ۱۳ (پیش از میلاد) گدازش آهن در هندوستان فراگیر شده باشد. یک مرکز آهنگری در خاور هند از هزاره یکم پیش از میلاد به جا مانده است. می‌نماید در آغاز این هزاره این صنعت در هندوستان گسترده شده باشد.
آسیای خاوری:
از سده ۶ (پیش از میلاد) همدوره با دودمان ژو در چین اثرهای ساخته شده با ریخته‌گری آهن به دست‌آمده‌است. در پشته تبت و از فرهنگ ژانگ‌ژونگ نوشته‌ای کهن به دست آمده که در آن شیوه کار با آهن بیان‌شده‌است.
در شبه‌جزیره کره ابزار آهنی در پیوند با دوره گذارجامعه‌ها از سروری به دولت در منطقه دریای زرد از سده ۴ (پیش از میلاد) به دست آمده‌است.
اروپای خاوری:
در اروپای خاوری عصر آهن از آغاز هزاره یکم پیش از زایش مسیح آغاز گشت. در قفقاز و استپ پونتیک عصر آهن با فرهنگ‌های کوبان و نووچرکسک میان ۹۰۰ تا ۸۰۰ پیش از میلاد آغاز گشت. با کوچ تراک‌و کیمری‌ها این عصر به فرهنگ هالشتات رسید.
سکاها از سده ۷ (پیش از میلاد) در اوکراین و روسیه کنونی این فرهنگ را گستردند. از سده ۵ تا سده ۳ (پیش از میلاد) ابزار آهنی فراوانی در نزدیکی نیکوپول یافت‌شده‌است که می‌نماید اینجا منطقه ویژه آهنگری سکائستان بوده‌است. سلت‌ها در سده ۶ (پیش از میلاد) عصر آهن را از فرهنگ هالشتات گرفتند و در اروپای باختری گستردند. لهستان در پایان همین سده و در فرهنگ لوزاتیایی به عصر آهن رسید
اروپای مرکزی:
عصر آهن آغازین در اروپای مرکزی با فرهنگ هالشتات میان سالهای ۸۰۰ تا ۴۵۰ (پیش از میلاد) و عصر آهن نو با فرهنگ لاتن در ۴۵۰ پیش از زایش آغاز گشت و تا چیرگی رومیان پایدار ماند.
ایتالیا:
در ایتالیا عصر آهن همزمان با فرهنگ ویلانووا آغاز و با گشودن واپسین شهر اتروسکن‌ها -ولتزنا- به دست جمهوری روم در ۲۶۵ به پایان رسید
بریتانیا:
در میان جزیره‌نشینان بریتانیا عصر آهن از سده ۵ (پیش از میلاد) آغاز گشت و با چیرگی رومیان بر بریتانیا در سده ۵ (میلادی) به پایان رسید. ساختارهای پدافندی این دوران گیراست،برای نمونه می‌توان به بروخ در شمال اسکاتلند نام‌برد.
اروپای شمالی:
عصر آهن پیشارومی و عصر آهن رومی. با دوره کوچ انسان‌ها سمال آلمان و دانمارک به چیرگی فرهنگ یاستورف درآمد. بخش جنوبی اسکاندیناوی هم زیر چیرگی بسیار همانند با آن- عصر آهن گرِگان- بود. درونشد شبه‌جزیره اسکاندیناوی،فنلاند و استونی به عصر آهن را میان سالهای ۳۰۰۰ پیش از میلاد تا ۱۰۰۰ میلادی می‌دانند. فلزکاری و سفالگری برای مردمان آن دوران اسکاندیناوی دلیل نگهداری گرما را نیز داشت.
بخش زیر صحرای آفریقا:
در آفریقای باختری نخستین بار در فرهنگ نوک در پیش از ۱۰۰ پیش از میلاد مردم نخستین بار از گدازش آهن بهره‌بردند. کار با آهن و مس از آنجا به جنوب آفریقا راه‌یافت. بهره‌گیری از آهن برای کشاورزی بانتو و نیز شکار و گردآوری خوراکی‌های آنان انقلابی بود. اینان با بهره‌گیری از ابزار فلزی کشاورزی خود را در گستره بیشتری از ساوانا به پیش بردند
مقدار کشنده آهن برای یک کودک 2 ساله تقریبا" 3گرم بوده و یک گرم آن مسمومیت جدی در پی خواهد داشت. گزارشهایی مبنی بر مسمومیتکودکان در اثر مصرف 10 تا 50 عدد قرص سولفات آهن در کوتاه مدت وجود دارد.مصرف بیشاز حد آهن بر اثر خوردن غیر عمدی داروها عامل جدی مرگ و میر در کودکان است. افزایشغیرقابل کنترل آهن در بدن ، موجب بروز بیماری به نام hemochromatosis می‌گردد. آهن اضافی در کبد جمع شده ، موجب بیماریآهن زدگی siderosis و آسیبهای عضوی می‌شود. به همین دلیل افرادیکه کمبود آهن ندارند، نباید مکملهای آهنمصرف کنند نظرات شما عزیزان: موضوعات
پيوندها
|
|||
 |
تبادل لینک هوشمند 