Apakah besi itu, dari mana datangnya dan bagaimana ia dilombong? Logam berguna ini mempunyai banyak kegunaan. Unsur kimia memainkan peranan penting dalam industri dunia, dan kitaran besi dalam alam semula jadi adalah penting dalam kehidupan planet ini.
Apakah besi?
Besi ialah unsur logam yang sangat reaktif secara kimia, terutamanya apabila ia berinteraksi dengan oksigen. Ia adalah salah satu unsur yang paling biasa di bumi dan di angkasa. Atom besi mengandungi 26 proton dalam nukleusnya. Simbol kimia - Fe (ferum) berasal dari nama Latinnya ferum. Dalam bentuk tulen, ia adalah logam yang lembut dan rapuh, yang diperkuat oleh kekotoran. Apabila digabungkan dengan karbon, keluli dihasilkan yang menggunakan lebih daripada 98% bijih besi yang dilombong hari ini.
Semua atom besi di alam semesta telah terbentuk dalam teras bintang semasa peringkat akhir pelakuran dan kemudian dilepaskan ke angkasa lepas dalam letupan bintang. Ia adalah yang keempat terbesarunsur dalam kerak bumi selepas silikon, oksigen dan aluminium. Apa itu besi? Ia adalah unsur yang paling biasa yang membentuk planet kita, walaupun kebanyakannya mengikut jisim terletak jauh di bawah permukaan - di teras Bumi. Ia terdapat dalam hampir semua batuan kerak dan mantel sebagai juzuk kimia ratusan mineral yang berbeza.
Bijih besi
Logam ini jarang ditemui dalam bentuk tulennya. Sesetengah meteorit mengandungi unsur besi. Unsur ini bertindak balas secara kimia dengan oksigen dan air untuk menghasilkan mineral yang mengandungi besi. Mana-mana batu yang mengandungi cukup logam ini untuk dilombong bagi tujuan ekonomi dipanggil bijih besi. Mineral yang paling biasa ialah:
- oksida besi (formula Fe2O3), yang terbentuk apabila terdedah kepada oksigen;
- oksida besi terhidrat, yang terbentuk melalui tindak balas dalam air.
Bijih besi yang paling penting ialah mineral oksida besi yang dipanggil hematit dan magnetit. Kepekatan Fe yang tinggi menjadikan mereka paling disukai dalam industri. Besi dilombong di deposit bijih terbesar. Selalunya ini adalah formasi yang merupakan batuan sedimen purba. Ia mengandungi lapisan mineral besi oksida (formula Fe2O3) sehingga beberapa sentimeter tebal.
Di mana saya boleh cari besi?
Pada suhu bilik, ia adalahpadu. Ia adalah logam kelabu berkilat yang berkarat dari semasa ke semasa apabila terdedah kepada udara lembap. Ia bergabung dengan banyak logam lain untuk membentuk aloi. Skop besi agak luas. Apabila ia bergabung dengan karbon, ia menjadi keluli. Ia juga boleh digabungkan dengan logam lain seperti nikel, kromium dan tungsten. Aloi ini sangat kuat dan boleh digunakan untuk membuat jambatan dan bangunan.
Besi ialah unsur yang sangat kuno yang telah digunakan di Bumi sejak sekian lama. Objek daripadanya ditemui di Mesir kuno. Malah terdapat satu tempoh masa (1200-500 SM) yang dinamakan sempena namanya - Zaman Besi, apabila ia digunakan untuk membuat alat dan senjata. Untuk mencari logam berguna ini, anda perlu mencarinya jauh di bawah tanah. Ia terdapat di kedua-dua kerak bumi dan di teras bumi. Terdapat lebih banyak besi di Bumi daripada logam lain. Unsur ini juga boleh ditemui di planet lain, termasuk teras Musytari dan Zuhal, serta permukaan merah Mars yang berdebu (sebab itulah ia dipanggil Planet Merah).
Kitaran besi darat dalam alam semula jadi
Besi (Fe) mengikuti kitaran geokimia, seperti banyak nutrien lain. Ia biasanya dilepaskan ke dalam tanah atau lautan melalui luluhawa batu atau letusan gunung berapi. Dalam ekosistem daratan, tumbuhan mula-mula menyerap besi melalui akarnya daripada tanah. Ia merupakan nutrien yang sangat penting yang bergerak antara organisma hidup dan geosfera.
Seterikaadalah nutrien pengehad yang penting untuk tumbuhan, yang menggunakannya untuk menghasilkan klorofil. Fotosintesis bergantung kepada bekalan logam ini yang mencukupi. Tumbuhan mengasimilasikannya dari tanah ke akar. Haiwan memakan tumbuhan dan menggunakannya untuk menghasilkan hemoglobin. Apabila mereka mati, mereka reput dan bakteria mengembalikan logam ke dalam tanah.
Kitaran Besi Laut
Kitaran marin besi dalam alam semula jadi sangat serupa dengan kitaran bumi. Proses ini berlaku disebabkan oleh aktiviti penting mikroorganisma tertentu yang mengoksidakan logam kepada hidroksida dan memperoleh karbon daripada karbon dioksida. Bakteria besi di sungai, laut atau mana-mana badan air yang lain mengekstrak tenaga untuk kitaran hidup mereka, dan selepas siap ia mendap di dalam tanah dalam bentuk bijih paya.
Peranan besi dalam ekosistem lautan juga penting. Pengeluar utama yang menyerap logam ini biasanya fitoplankton atau cyanobacteria. Zat besi kemudiannya diserap oleh pengguna apabila mereka memakan bakteria ini. Kitaran besi dalam alam semula jadi adalah proses yang sangat kompleks. Ia bergantung kepada banyak faktor bersamaan: tindak balas kimia, jenis habitat dan kumpulan mikrob. Semua ini menghubungkannya dengan kitaran biogeokimia lain yang sama pentingnya di Bumi.
Ciri umum
Besi dalam bentuk pelbagai bijih gabungan adalah salah satu unsur paling biasa yang membentuk kira-kira 5% daripada kerak bumi. Mineral pembawa besi yang paling penting ialahoksida dan sulfida (hematit, magnetit, goethite, pirit, marcasit). Logam ini juga terdapat dalam meteorit, di planet lain dan di matahari. Besi terdapat di laut dan air tawar.
Fakta menarik
Berikut ialah beberapa fakta menarik tentang unsur kimia yang kelihatan mudah ini:
- Besi ialah bahan binaan penting untuk pemakanan tumbuhan dan membantu membawa oksigen dalam darah, sekali gus menyokong kehidupan di Bumi.
- Ia ialah pepejal rapuh, dikelaskan sebagai logam dalam kumpulan 8 pada jadual berkala unsur. Dalam bentuk tulen, ia cepat terhakis daripada pendedahan kepada udara lembap dan suhu tinggi.
- Ia adalah unsur keempat paling banyak dalam kerak Bumi mengikut berat, dan sebahagian besar teras Bumi dipercayai besi.
- Sebahagian besarnya digunakan untuk membuat keluli, aloi besi dan karbon, yang seterusnya digunakan dalam pembuatan dan pembinaan, seperti konkrit bertetulang.
- Keluli tahan karat yang mengandungi sekurang-kurangnya 10.5% kromium sangat tahan terhadap kakisan. Ia digunakan dalam kutleri dapur dan perkakas seperti periuk keluli tahan karat.
- Menambah elemen lain boleh menyediakan keluli dengan sifat berguna baharu. Contohnya, nikel meningkatkan ketahanan aloi dan menjadikannya lebih tahan terhadap haba dan asid.
Maklumat ringkas tentang unsur Fe
- Nomborproton dalam nukleus: 26.
- Simbol Atom: Fe.
- Purata jisim atom: 55.845 g/mol.
- Ketumpatan: 7.874 gram setiap sentimeter padu.
- Fasa pada suhu bilik: pepejal.
- Takat lebur: 1538 0C.
- Takat didih: 2861 0C.
- Bilangan isotop: 33.
- Isotop stabil: 4.
Aplikasi utama
Besi digunakan dalam banyak sektor seperti elektronik, pembuatan, automotif dan pembinaan. Berikut ialah penggunaan besi:
- Sebagai konstituen utama logam ferus, aloi dan keluli.
- Ali menggunakan karbon, nikel, kromium dan pelbagai unsur lain untuk menghasilkan besi atau keluli.
- Dalam magnet.
- Dalam produk logam siap.
- Dalam peralatan industri.
- Dalam peralatan pengangkutan.
- Dalam alatan.
- Dalam mainan dan barangan sukan.
Besi membentuk 5% daripada kerak bumi dan merupakan salah satu logam yang paling biasa dan paling banyak digunakan. Unsur ini juga terdapat dalam daging, kentang dan sayur-sayuran dan penting untuk haiwan dan manusia. Ia adalah sebahagian daripada hemoglobin. Logam itu kelihatan kelabu dan sangat mulur serta mudah ditempa. Ia mudah larut dalam asid cair dan reaktif. Kawasan perlombongan besi utama ialah China, Australia, Brazil, Rusia dan Ukraine.
