Geležis (lot. Ferrum, simbolis Fe) yra vienas svarbiausių ir plačiausiai naudojamų metalų mūsų laikais. Tai sidabriškai pilkas, blizgantis metalas, kuris periodinėje elementų sistemoje priklauso VIII B grupei. Geležis yra plastiška, kalta, lengvai štampuojama ir valcuojama, todėl yra nepakeičiama daugelyje pramonės šakų.
Žemėje geležis yra ketvirtas pagal paplitimą elementas ir sudaro didelę dalį planetos masės. Nors gamtoje randama daugiausia geležies junginių, tokių kaip rūdos (hematitas, magnetitas, sideritas, limonitas), grynos geležies galima rasti meteorituose. Iš geležies rūdos išgaunami svarbiausi geležies lydiniai - ketus ir plienas, kurie sudaro apie 95 % visų metalinių gaminių.
Geležies savybės ir atmainos
Geležis pasižymi trimis kristalinėmis atmainomis, priklausomai nuo temperatūros: alfa geležis (iki 917 °C), gama geležis (917-1394 °C) ir delta geležis (aukštesnėje kaip 1394 °C). Svarbi savybė yra Curie temperatūra (769 °C), kurioje geležis iš feromagnetiko tampa paramagnetiku, nepakeičiant savo kristalinės gardelės ar kitų savybių.
Drėgname ore geležis linkusi oksiduotis, kitaip tariant, rūdyti. Šis procesas vyksta reaguojant su oro deguonimi, sudarant geležies oksidą (Fe₂O₃ · nH₂O). Sausame ore, aukštesnėje nei 250-300 °C temperatūroje, geležis pasidengia atsparia, kompaktiška oksidų plėvele, kuri apsaugo nuo tolesnės oksidacijos.
Geležis tirpsta praskiestose rūgštyse ir karštuose koncentruotuose šarmų tirpaluose. Tačiau koncentruotos azoto ir sieros rūgštys sukelia geležies pasyvinimą, t. y., jos paviršiuje susidaro apsauginė plėvelė.
Skystoje geležyje gali tirpti daugelis metalų (išskyrus šviną, bismutą ir sidabrą) bei kai kurie nemetalai, tokie kaip anglis, siera, fosforas, arsenas, vandenilis, azotas ir deguonis. Ši savybė leidžia gauti įvairių lydinių su skirtingomis mechaninėmis ir cheminėmis savybėmis.
Geležies panaudojimas
Geležis ir jos lydiniai yra nepakeičiami statybose, transporto priemonėse, buityje ir daugelyje kitų sričių. Didžioji dalis geležies sunaudojama ketui ir plienui lydyti. Plienas, legiruotas chromu, nikeliu, volframu ar vanadžiu, tampa dar tvirtesnis, atsparesnis korozijai ir karščiui, todėl atsiranda nerūdijantis plienas ir kitos specializuotos plieno rūšys.
Geležies junginiai ir jų reikšmė
Tiek dvivalenčiai, tiek trivalentės geležies junginiai turi didelę praktinę reikšmę. Pavyzdžiui, dvivalenčio geležies sulfatas (FeSO₄) naudojamas medienai konservuoti, pigmentams gaminti, kaip fungicidas ir medicinoje. Trivalenčio geležies sulfatas (Fe₂(SO₄)₃) naudojamas nerūdijančiam plienui, vario ir aliuminio lydiniams ėsdinti.
Geležies chloridas (FeCl₃) yra svarbus koaguliantas vandens valymui ir naudojamas kaip kandikas. Geležies oksidai, tokie kaip FeO, Fe₃O₄ (magnetitas) ir Fe₂O₃, naudojami metalinei geležiai, feritams, keramikai, pigmentams ir magnetinėms juostoms gaminti.
Mėlynos spalvos pigmentas Berlyno mėlynasis ir jo dariniai naudojami dažų gamyboje.
Geležies biologinė reikšmė
Geležis yra gyvybiškai svarbi visų gyvų organizmų medžiaga. Ji yra hemoglobino ir mioglobino, baltymų, pernešančių deguonį, sudėtinė dalis. Taip pat geležis būtina daugelio fermentų veikloje ir dalyvauja oksidacijos reakcijose.
Suaugusio žmogaus organizme yra apie 3-5 gramus geležies. Jos trūkumas gali sukelti anemiją, sutrikdyti kvėpavimą ir bendrą organizmo veiklą. Paros norma svyruoja priklausomai nuo amžiaus ir lyties, tačiau paauglystės, nėštumo ir žindymo laikotarpiu jos poreikis padidėja.
Geri geležies šaltiniai maiste yra raudona mėsa, kepenys, kiaušinio trynys, ankštiniai augalai, avižos, burokėliai, mėsa ir žuvis. Geležis geriau pasisavinama iš gyvūninio maisto (apie 30 %) nei iš augalinio (7-10 %). Jos įsiurbimą slopina kalcis, selenas, celiuliozė ir pektinas, o skatina askorbo rūgštis.
Per didelis geležies kiekis organizme gali būti kenksmingas, didinant riziką susirgti širdies ir kraujagyslių ligomis bei vėžiu, nes ji katalizuoja laisvųjų radikalų susidarymą.
Kaip atskirti geležį nuo kitų metalų?
Vienas paprasčiausių būdų atskirti geležį nuo kitų metalų yra naudojant magnetą. Geležis ir jos lydiniai pasižymi feromagnetinėmis savybėmis, todėl lengvai traukiami magneto. Kiti metalai, pavyzdžiui, aliuminis, varis ar nerūdijantis plienas (kurio sudėtyje yra chromo ir nikelio), paprastai nėra magnetiški arba magnetizuojasi silpniau.
Taip pat galima atkreipti dėmesį į metalo spalvą ir blizgesį. Gryna geležis yra sidabriškai pilka, tačiau dažnai sutinkama kaip rūdžių (raudonai rudos spalvos) pavidalu. Kiti metalai, tokie kaip aliuminis, turi sidabriškai baltą spalvą, o varis - raudonai rudą.
Svoris ir tankis taip pat gali padėti atskirti metalus. Geležis yra santykinai sunkus metalas. Pavyzdžiui, bronza yra šiek tiek sunkesnė nei žalvaris dėl didesnio tankio.
Cheminės savybės taip pat skiriasi. Geležis lengvai rūdija drėgname ore, tuo tarpu nerūdijantis plienas yra atsparus korozijai. Bronza yra atsparesnė korozijai nei žalvaris.
Metalo laužo rūšys ir perdirbimas
Metalo laužo supirkimas yra svarbus žingsnis aplinkosaugos srityje, leidžiantis perdirbti vertingus išteklius. Pagrindinės metalo laužo rūšys apima:
- Geležies laužas: Labiausiai paplitęs ir paklausus metalas.
- Spalvotųjų metalų laužas: Aliuminis, varis, cinkas, švinas ir kiti.
- Elektronikos laužas: Gali turėti vertingų retųjų metalų.
Prieš parduodant metalo laužą, svarbu jį tinkamai paruošti: atskirti skirtingų rūšių metalus ir pašalinti ne metalines dalis. Metalo laužo kaina priklauso nuo metalo rūšies, kokybės ir pasaulinės rinkos.
Geležinės skardinės ir jų perdirbimas
Geležinės skardinės, pagamintos iš plieno ir padengtos alavo sluoksniu, yra plačiai naudojamos maisto ir gėrimų pramonėje. Jos pasižymi šiomis savybėmis:
- Maža tarša: Geležis yra nekenksminga aplinkai ir gali natūraliai suskaidyti aplinkoje.
- Perdirbamos: Geležis lengvai atskiriama nuo atliekų magnetiniu separatoriumi, leidžiant perdirbti didelę dalį medžiagos.
- Išteklių taupymas: Geležies laužo naudojimas gaminant plieną taupo gamtinius dujas ir mažina bendrąsias gamybos sąnaudas.
Metalo skardinių pirkimas reikalauja atidumo, siekiant pasirinkti tinkamą produktą ir gamintoją. Geležinės skardinės, kaip ir kitos metalinės pakuotės, turi privalumų, tokių kaip puikios paviršiaus dekoravimo galimybės, ekologiškumas ir didelis stiprumas.
Kodėl mažas hemoglobinas, nors maiste pakanka geležies?
Nors alavo danga apsaugo geležį nuo rūdijimo, pažeidus alavo sluoksnį, geležis gali pradėti korozuoti greičiau. Todėl svarbu atkreipti dėmesį į pakuotės būklę.
Bronza ir žalvaris, nors ir panašūs, skiriasi savo sudėtimi, savybėmis ir išvaizda. Bronza dažniausiai būna tamsesnio atspalvio, sunkesnė ir atsparesnė korozijai. Žalvaris turi gelsvesnį atspalvį ir lengvesnis.