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1、铁元素铁元素06091107 曹英英摘要摘要:铁是日常生活很常见的一种元素，了解它的一些性质对我们有很大的好处。本文从大致的介绍铁元素，及它对于我们的健康，对作物的生长，工业用途等几方面来了解它，通过对它的了解可以给我们带来意想不到的好处。关键字关键字:铁元素 健康 发展 污染 前景铁，一种生活中常见的元素，在我们生活中起着很大的用处，对他作一写了解会对我们有很大的作用。一、铁元素介绍一、铁元素介绍铁 Fe，原子序数 26，相对原子质量 55.847。铁有多种同素异形体。铁是比较活泼的金属，在金属活动顺序表里排在氢的前面。常温时，铁在干燥的空气里不易与氧、硫、氯等非金属单质起反应，在高温时，则
2、剧烈反应。铁在氧气中燃烧，生成 Fe3O4，赤热的铁和水蒸气起反应也生成Fe3O4。铁易溶于稀的无机酸和浓盐酸中，生成二价铁盐，并放出氢气。在常温下遇浓硫酸或浓硝酸时，表面生成一层氧化物保护膜，使铁“钝化”，故可用铁制品盛装浓硫酸或浓硝酸。铁是一变价元素，常见价态为+2 和+3。铁与硫、硫酸铜溶液、盐酸、稀硫酸等反应时失去两个电子，成为+2 价。与 Cl2、Br2、硝酸及热浓硫酸反应，则被氧化成Fe3+。铁与氧气或水蒸气反应生成的 Fe3O4，可以看成是FeOFe2O3，其中有 13 的 Fe 为+2 价，另 2/3 为+3 价。铁的+3 价化合物较为稳定。铁的电子构型为(Ar)3d64s2，
3、氧化态有 0、+2、+3、+4、+5、+6。铁的化学性质活泼，为强还原剂，在室温条件下可缓慢地从水中置换出氢，在 500以上反应速率增高： 3Fe+4H2OFe3O4+4H2铁在干燥空气中很难与氧发生作用，但在潮湿空气中很易腐蚀，若含有酸性气或卤素蒸气时，腐蚀更快。铁可从溶液中还原金、铂、银、汞、铋、锡、镍或铜等离子，如： CuSO4+FeFeSO4+Cu 铁溶于非氧化性的酸如盐酸和稀硫酸中，形成二价铁离子并放出氢气；在冷的稀硝酸中则形成二价铁离子和硝酸铵： Fe+H2SO4FeSO4+H2,4Fe+10HNO34Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O铁溶于热的或较浓的硝酸中，生成硝酸铁并释
4、放出氮的氧化物。在浓硝酸或冷的浓硫酸中，铁的表面形成一层氧化薄膜而被钝化。铁与氯在加热时反应剧烈。铁也能与硫、磷、硅、碳直接化合。铁与氮不能直接化合，但与氨作用，形成氮化铁 Fe2N。铁的最重要的氧化态是+2 和+3。二价铁离子呈淡绿色，在碱性溶液中易被氧化成三价铁离子。三价铁离子的颜色随水解程度的增大而由黄色经橙色变到棕色。二价和三价铁均易与无机或有机配位体形成稳定的配位化合物，如 Phen 为菲罗林，配位数通常为 6。零价铁还可与一氧化碳形成各种羰基铁，如 Fe(CO)5、Fe2(CO)9、Fe3(CO)12。羰基铁有挥发性，蒸气剧毒。铁也有+4、+5、+6 价态的化合物，但在水溶液中只有
5、+6 价的。化合物 主要有两大类：亚铁 Fe（）和正铁 Fe（）化合物，亚铁化合物有氧化亚铁、氯化亚铁、硫酸亚铁、氢氧化亚铁等；正铁化合物有三氧化二铁、三氯化铁、硫酸铁、氢氧化铁等。二、铁元素与人体健康铁元素与人体健康铁是血液中交换和输送氧所必需的一种元素，生物体内许多氧化还原体系都离不开它。体内大部分铁分布在血红蛋白内。没有铁生物就无法生存。正常成人含铁 46g，有 60%在血循环中，其余贮存在肝和骨髓中。每天有2025mL 红细胞因老化而损坏，由此释放 2025mg 的铁，其中有 1924mg 的铁循环使用（再次合成血红蛋白） ，约有 1mg 排出体外。每天吸收 1mg 铁是容易的。但对于
6、儿童和青少年，成长发育较快，应注意补铁；由于内、外伤失血较多，应注意补铁。补铁应以食物为主，海洋食品、黑色食品含铁较多。缺铁引起的疾病：（1）贫血：体内铁丢失总是超过铁摄入，引起体内铁贮存明显降低，可利用的铁不够正常合成血红蛋白，使血液中血红蛋白量减少，因此全身组织器官缺氧。 （2）脑神经系统变化：对外刺激的应答减弱，易疲倦，工作耐力、学习能力、注意力、记忆力降低。 （3）机体防御、抗感染能力降低。 含铁丰富的食物有：动物肝脏（每百克含铁 25mg ） 、动物全血（每百克含铁 15mg ） ，其它为肉类、淡菜、虾米、蛋黄、黑木耳（干） 、海带（干） 、芝麻、芝麻酱、大豆、南瓜子、西瓜子、芹菜、
7、苋菜、菠菜、韭菜、小米以及红枣、紫葡萄、红果、樱桃等，含铁都很丰富或较为丰富。三、微量元素铁对作物的作用三、微量元素铁对作物的作用铁是必需元素，它是微量元素中被植物吸收最多的一种。铁是植物结构组分元素。植物根系主要吸收二价铁离子（亚铁离子） ，也吸收螯合态铁。铁的吸收主要在能产生生长素的根尖。植物吸收铁靠不断长出的根尖来完成。植物中大部分铁是以铁磷蛋白的形式储存，称为植物铁蛋白。细胞中约 75%的铁与叶绿体结合，叶片中高达 90%的铁与叶绿体和线粒体膜的脂蛋白结合。叶子中植物铁蛋白储存作为形成质体用，是进行光合作用所必需的。铁蛋白和铁蛋白的组分，固氮酶缺铁就没有固氮活性。固氮酶在固氮微生物中处
8、于 N2固定过程中心。铁离子在植物体中是最为固定的元素之一，通常呈高分子化合物存在，流动性很小，老叶片中的铁不能向新生组织转移，因此缺铁首先出现在植物幼叶上。缺铁植物叶片失绿黄白化，心叶常白化，称失绿症。初期脉间退色而叶脉仍绿，叶脉颜色深于叶肉，色界清晰，严重时叶片变黄，甚至变白。双子叶植物形成网纹花叶，单子叶植物形成黄绿相间条纹花叶。植物缺铁症状和铁中毒症状：果树等木本树种容易缺铁。称“黄叶病”，可以导致整株衰亡。花卉观赏作物也容易缺铁：如一品红缺铁，植株矮小，枝条丛生，顶部叶片黄化或变白。月季花缺铁，顶部幼叶黄白化，严重时生长点及幼叶枯焦。豆科作物如大豆最易缺铁，因为铁是豆血红素和固氮酶的
9、成分。缺铁使根瘤菌的固氮作用减弱，植株生长矮小，严重者可使整株植物坏死。禾谷类作物水稻、麦类及玉米等缺铁，导致植株生长不良，矮缩，生育延迟，有的甚至不能抽穗。实际生产中铁中毒不多见。在 pH 值低的酸性土壤和强还原性的嫌气条件土壤即水稻土中，三价铁离子被还原为二价铁离子，土壤中亚铁过多会使作物发生铁中毒。我国南方酸性渍水稻田常出现亚铁中毒。如果此时土壤供钾不足，植株含钾量低，根系氧化力下降，则对二价铁离子的氧化能力削弱，二价铁离子容易进入根系积累而致害。因此铁中毒常与缺钾及其它还原性物质的危害有关。单纯的铁中毒很少。水稻铁中毒，地上部生长受阻，下部老叶叶尖、叶缘脉间出现褐斑，叶色深暗，根部呈灰
10、黑色，易腐烂等。宜对铁中毒的田块施石灰或磷肥、钾肥。旱作土壤一般不发生铁中毒。四、铁污染四、铁污染铁元素是人和生物的必需营养元素，即使摄入过量，毒性也不大。因此，铁本身不是重要的污染物。他的污染主要是对大气，水体，土壤。1.对大气的污染 由于矿物燃料的燃烧，全世界排放到大气中的铁大幅度升高，目前大气中铁的含量，都较高，大气中的铁都以颗粒物的形态存在。由烧煤排放到大气中的铁，其化学形态大部分是玻璃状的铁铝硅酸盐，小部分是三氧化二铁(Fe2O3)。石油燃烧时排放的颗粒物，所含硫酸铁Fe2(SO4)3占颗粒物总量的 0.51.3，Fe2O3占0.45以下。最重要的铁污染来源是钢铁冶炼业，在钢铁冶炼厂
11、周围几公里的大气中，铁的含量有的高达 100 微克米 3。2.对水体的污染 工厂排放的含铁废水主要是酸性采矿废水和清洗钢铁表面铁锈的酸浸洗池排出的废水。为了除掉废水中高含量的铁和其他重金属，往往向沉淀池投加石灰，以中和水的酸性，使氢氧化铁沉淀下来。铁对废水生化处理构筑物中的微生物有致死作用，例如废水中的二氯化铁浓度为 5 毫克升（以铁离子计）可使活性污泥的形成减慢，抑制沉淀池和消化池中的沉淀发酵。污水中铁的浓度达 0.71.7 毫克升时，生物滤池的渗滤作用便受到破坏.虽然铁对人和动物毒性很小，但水体中铁化合物的浓度为 0.10.3 毫克升时，会影响水的色、嗅、味等感官性状。例如，水体中所含的某
12、些铁化合物的浓度达到0.04 毫克升，便会出现异味。印染工业用水中铁含量过高时，往往使产品出现难看的斑点。因此，象塑料、纺织、造纸、酿造和食品工业的用水，对含铁量的要求比饮用水还要高。3.对土壤的污染 土壤中含铁量在 0.25.5之间，中值为 4.0。岩石风化为土壤的过程是铁的富集过程。如玄武岩转化为土壤后含铁量升高至 10.3。据估算，在中等污染地区的每平方米农田上，每年从肥料输入土壤的铁为 700 毫克，从降水和降尘输入的为 150460 毫克，由于农作物的收获从土壤输出的铁为 35170 毫克，平均 60 毫克，由于淋溶从土壤输出的为 120 毫克。总输入大于总输出，因此铁在土壤中是逐渐
13、积累的。 五、钢铁工业发展前景五、钢铁工业发展前景随着社会不断发展，对钢铁工业提出更高的要求，钢材发展从初期的一般碳素钢向纯净钢、超纯净钢、特种钢铁材料发展，其性能也不断提高。铁合金作为炼钢工艺调整成份的添加剂，是控制钢材使用性能的重要手段之一。铁合金按品种可分为锰系合金、硅系合金、铝系合金、特殊合金，这些种类的铁合金又分不同的品级，适用于不同的钢种。随着社会对钢材新要求的不断出现，对铁合金的品级、内在质量也提出了更高的要求，其主要指标为：杂质含量、合金元素铁比、铁合金有害元素含量、氧化物含量、铁合金颗粒控制等，上述指标直接影响钢材的优劣。目前钢铁工业朝纯净化、超纯净化、低合金化、特种化、夹杂
14、可控化发展。铁与我们的生活息息相关，无论是我们自身，还是我们身边的事物都离不开铁。随着现在能源的不断紧缺，这就更需要我们去保护铁。而且钢铁工业作为重要工业，它的发展离不开铁合金工业的支持，作为与钢铁工业紧密相关的上游企业，通过科技进步，与钢铁工业一起担负起提供社会文明发展所需钢材的神圣职责。参考文献:1于瑞敏. 成年男性居民膳食营养指导J中国食物与营养，2007.3 2朴建华，赖建强，荫士安，许洁，徐青梅，杨晓光. 中国居民贫血状况研究J. 营养学报 ，2005.43王世香， 王琴， 邹法俊， 余运海. 我国二氧化硫污染状况及控制对策J. 信阳农业高等专科学校学报 ， 2002，(03)4世界环境污染状况报告书J. 广西气象 ， 1998，(04)
