微量元素化学符号(化学微量元素的简写形式)

硒宝 06-11 18:32 11次浏览

铁的特性

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铁(Ferrum)是一种金属元素,化学符号Fe,原子序数为26,相对原子质量为55.845,位于周期表第四周期,第VIII族。铁有四种不同的同素异形体,这意味着它有四种不同的结构形式,其中原子以不同的方式结合。在常温下,铁最稳定的形式是铁素体。

物理性质:

铁是一种有银白色光泽的灰色金属,密度较高7.86g/cm³,熔点1539℃,沸点2750℃。声音在铁中的传播速率较快,为5120m/s。纯铁质地软,但若是铁与其他金属的合金或者掺有杂质,其硬度会增大,熔点通常会降低。有良好的导电性、导热性、延展性,还有很强的铁磁性,属于磁性材料。铁的磁性在很大程度上取决于其所含的杂质和退火程度。纯度越高的铁,其磁导率越大,且滞后损失较低。

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生锈的铁钥匙

化学性质:

铁的化学性质比较活泼,非常容易被腐蚀或生锈。能溶于强酸和中强酸,不溶于水。在高温时能与氧气、卤素、碳、硅、磷、硫、水等发生反应。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”,故可用铁制品盛装冷的浓硫酸或冷的浓硝酸。铁的常见化学反应如下。

与非金属的反应:

铁与氧气反应:在氧气中,铁能剧烈燃烧,生成四氧化三铁,这个过程伴随着火星四射和大量热量的释放,产生黑色固体。而在空气中,铁只是缓慢氧化,不会剧烈燃烧。

铁与氯气反应:铁在氯气中也能剧烈燃烧,生成氯化铁,并放出热量,形成棕褐色的烟。

铁与硫反应:当铁与硫单质加热时,会反应生成硫化亚铁。

与酸的反应:

铁与非氧化性酸(如盐酸或稀硫酸)反应时,会生成亚铁盐和氢气,这是一种置换反应。

铁也能与稀硝酸反应,生成不同价态的硝酸铁和硝酸亚铁,并放出氮气或一氧化氮气体,具体产物取决于硝酸的浓度和反应条件。

与盐的反应:

铁还可以与某些金属盐溶液反应,例如与硫酸铜溶液反应,置换出铜。

此外,铁的化学性质还包括它的还原性,它能将某些金属离子从其盐中还原出来。

储存方法:

需要注意防锈和防腐,可放入紧封的储藏器内,储存于阴凉、干燥的库房。

铁的发现

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铁陨石

至少5000年前:考古证据表明,人类使用铁至少有5000年的历史。人类最早发现铁是从天空落下的陨石,陨石含铁的百分比很高(铁陨石中含铁90.85%),是铁和镍、钴的混合物。考古学家曾经在古坟墓中,发现陨铁制成的小斧;

古埃及4000年前:第五王朝至第六王朝的金字塔所藏的宗教经文中,就记述了当时太阳神等重要神像的宝座是用铁制成的。铁在当时被认为是带有神秘性的最珍贵的金属,埃及人干脆把铁叫做“天石”。在古希腊文中,“星”与“铁”是同一个词。

大约在公元前1500年左右:古代小亚细亚半岛(现今的土耳其)的赫梯人是最早从铁矿石中熔炼铁的民族,他们利用这种新的、坚硬的金属,获得了经济和政治上的力量,标志着铁器时代的开始。中国也是最早发现和掌握炼铁技术的国家之一。

随着时间的推移:人类逐渐掌握了炼铁的技术,铁开始被广泛应用于农业、建筑、交通等各个领域,极大地推动了人类社会的发展。

铁,古代就已发现,英语为Iron(从Iren演变过来),德语为Eisen。铁是人类最早开始认识并使用的化学元素,其元素符号Fe来源于铁的拉丁文“Ferrum”。

铁的来源

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铁矿山

铁是所有金属中最便宜的一种,铁在地壳的含量是5%左右,仅次于氧、硅、铝,位居地壳含量第四。铁也是宇宙中含量排名第六的元素。在太阳和其它行星中也大量存在,火星表面是红色的,就是由于火星表面有大量的氧化铁,火星地壳中氧化铁的含量是地球的两倍多。

铁是目前世界上应用最广泛的金属。人们认为地球的核心主要是由铁构成的。在地壳中存在的单质铁是极为少见的,但广泛以化合态出现,许多矿物由于含有铁化合物而呈现特有的颜色。铁的最重要矿物是氧化物和碳酸盐。铁主要从赤铁矿(Fe2O3)和磁铁矿(Fe3O4)中获得,褐铁矿(FeO(OH)·nH2O)和菱铁矿(FeCO3)是重要来源之二。

铁的应用

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炼铁厂出铁场面

铁是一种非常重要的金属元素,在我们的日常生活和工业生产中都有广泛的用途。

建筑和制造业:铁用于制造各种建筑结构,如钢结构、桥梁、铁塔等。它还用于制造机器、工具、汽车、飞机、船舶等各种机械设备。

电子行业:铁在电子工业中扮演着重要角色,用于制备电子元器件,如电感器、变压器等。还用于制造各种电子设备,如电脑、手机、电视等。同时,铁粉在磁记录材料中也发挥着关键作用,用于制造磁带、磁盘等存储介质。

化学工业:铁及其化合物在化学工业中具有多种用途。例如,铁可用作催化剂、还原剂以及制备铁盐等。此外,铁还用于生产各种化学品,如农药、颜料、墨水等。

运输业:铁用于制造铁路轨道、火车车轮、汽车零部件等。

能源行业:铁用于制造风力发电机、水电站、核电站等各种能源设备。

家用器具:铁用于制造各种家用器具,如锅、壶、烤箱、冰箱等。

医疗行业:铁用于制造各种医疗器械,如手术刀、注射器等。此外,铁是人体必需的微量元素之一,对维持正常的生理功能至关重要。铁被用作营养增补剂,以预防和治疗铁缺乏症。

其他应用:铁还在其他领域发挥作用,如用作磁铁材料、热氢发生器、凝胶推进剂、燃烧活性剂、水清洁吸附剂、烧结活性剂、粉末冶金制品、墨水、颜料、磨料、配制铸件修补胶、环氧胶黏剂的填料等。

铁与人体健康的关系

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铁在人体中的作用

铁元素对人体起着至关重要的作用,铁是人体中必需的微量元素。主要表现在以下几个方面。

促进血红蛋白合成:血红蛋白是红细胞内的一种蛋白质,内含有铁离子。铁元素是血红蛋白的重要组成成分,缺铁时红细胞合成的血红蛋白量会减少,会使红细胞体积变小,携氧能力下降,形成缺铁性贫血。血红蛋白的合成和功能正常,有助于维持身体各组织和器官的氧供应,保证正常的代谢和生理功能。

调节免疫功能:铁元素也参与免疫细胞的生成和功能发挥。免疫细胞中的关键酶和蛋白质需要铁元素的参与才能正常发挥作用。缺铁可能导致白细胞杀菌能力减弱,淋巴细胞功能受损,免疫功能低下。因此,铁元素的充足摄入对于维持免疫系统的正常功能至关重要。

维护能量代谢:铁元素参与多个酶的催化反应,其中酶与能量代谢有关。例如,铁元素在线粒体的电子传递链中起到重要作用,促进能量的产生。适量的铁元素供应有助于维持正常的能量代谢,使身体能够充满活力,提高机体的健康水平。

维持大脑发育和认知功能:铁元素参与神经递质的合成和转运,对神经细胞的正常发育和功能发挥重要作用。适量的铁元素供应可以促进大脑的正常发育和认知功能的维持,有助于提高学习和记忆能力。

参与氧化还原反应:铁元素在体内能够进行氧化还原反应,如电子的转移和氧分子的还原,对于细胞的代谢过程和能量产生至关重要。

维持酶活性:许多酶需要铁作为辅助因子来维持其活性。

此外,铁还能让皮肤更加红润、加快伤口愈合、防止脱发、让人充满活力、增进食欲、促进其他微量元素的吸收等。

总之,铁元素在人体中扮演着至关重要的角色,它涉及多个生理过程,对人体健康有着深远影响。然而,过量的铁摄入也可能对身体造成负面影响,如肝脏和心脏损伤等。因此,保持适当的铁摄入量对于身体健康非常重要。

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铁的消化和代谢

铁的吸收:膳食中的铁分为血红素铁和非血红素铁。铁的吸收主要在小肠吸收,但是小肠粘膜上皮细胞对血红素铁的吸收率远远高于非血红素铁。膳食中的铁吸收率差异很大,因为每种食物含铁差异性大引起,还有一些自身生理原因。

铁的代谢:身体铁的基本丢失是由于皮肤、呼吸道、胃肠道和泌尿系统黏膜细胞新陈代谢导致细胞脱落和死亡所致,每日损失的铁主要经粪便排出,由汗液、皮肤细胞脱落和尿液也损失少量铁。

人体所需铁的含量

铁约占体重的0.006%,成年男性体内铁的总含量大约是50~55mg/kg体重,而女性则是35~40mg/kg体重。

人体正常每天造血需要20~25mg的铁,这些铁主要来源于衰老破坏的红细胞。为了维持体内铁平衡,成年人每天需从食物中摄取1~1.5mg的铁,而孕妇和哺乳期的女性则需要2~4mg。

铁元素缺乏对人体健康的不良影响

贫血:铁是血红蛋白的重要组成部分,缺乏铁元素会导致血红蛋白合成不足,从而引起贫血。贫血会导致乏力、头晕、心慌、气短等症状。

免疫力下降:铁元素缺乏会影响免疫系统的功能,使人更容易感染疾病。

智力发育受损:铁元素缺乏会影响大脑发育,尤其是对于儿童和青少年来说,可能会导致智力发育受损。

精神行为异常:铁元素缺乏可能会导致情绪不稳定、易怒、注意力不集中等精神行为异常。

影响体力和耐力:铁元素缺乏会影响肌肉的供氧能力,使人感到疲劳、无力,从而影响体力和耐力。

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含铁丰富的食物

动物的肝脏:如猪肝中还有丰富的铁元素,且容易被人体吸收,是补铁的首选食物。

血制品:如猪血、鸭血、鸡血中铁的利用率为12%。

各种豆制品:如黄豆、大豆、黑豆、豆腐,人体的吸收率可达7%。

瘦肉类:如猪肉、牛肉、羊肉,里面虽然含铁量较少,但人体利用率很高。

果蔬类:如菠菜、黑木耳、香菇、芹菜、海带等。

铁元素过量对人体健康的不良影响

肠胃刺激:摄入过量的铁可能会刺激胃肠道黏膜,导致胃痛、恶心、呕吐、腹泻等症状。

肝脏损伤:过量的铁会在肝脏中积累,导致肝脏功能受损,甚至引发肝硬化。

心血管疾病:过量的铁可能会增加心血管疾病的风险,如心脏病和中风。

糖尿病:过量的铁可能会影响胰岛素的分泌和作用,增加患糖尿病的风险。

神经系统问题:过量的铁可能会对神经系统产生负面影响,导致头痛、疲劳、记忆力减退等症状。

铁元素过量的处理方法

如果检查结果表示体内含铁超标的话我们可以从以下几方面进行改进。

要注意合理的膳食搭配:体内含铁高,可以多吃一些碱性的食物,可以抑制人体内部铁的吸收,喝茶也可以减少铁的吸收,多吃一些水果和青菜。

积极锻炼身体:这样新陈代谢就会加速铁元素的排泄,积极锻炼身体比吃营养品更有效。

少食动物内脏:动物的内脏等含铁量高的食物尽量少食用。

多吃一些纤维素高的食物:如荞麦或者豆类利于铁的排出。

避免使用铁制炊具:做饭的时候,尽量避免使用含铁的炊具,如铁锅、铁勺、铁铲等等。

健康饮食:食材丰富,营养均衡,有利于健康。

铁的危害

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环境危害

侵占土地城市生活垃圾如不能得到及时处理和处置,将会占用农田,破坏农业生产,以及地貌、植被、自然景观等。

废铁的堆积,产生锈味,严重影响了空气质量。

健康危害

铁本身不具有毒性,但当摄入过量或误服过量的铁制剂时也可能导致铁中毒。

短期暴露:吸入铁粉或氧化铁烟粉尘刺激呼吸道,引起咽喉发炎、咳嗽、呼吸短促、乏力、疲劳、寒战、出汗、肌肉和关节疼痛;皮肤接触热金属会灼伤,眼睛接触粉尘可导致发炎和灼伤;食入可导致昏睡、呆滞、心跳和呼吸加速、休克、吐血、腹泻;

长期暴露:吸入过量会导致肺、脾、淋巴系统产生铁积沉;吸入粉尘导致肺部产生色斑。

毒理资料

铁及其氧化物的蒸汽和烟气会对人产生一种非致命性的刺激与病痛,称为金属烟热症。但铁的化合物羰基铁Fe(CO)5却是极毒的,羰基铁遇热或在阳光照射下分解产生一氧化碳。

结语

铁是人类文明发展的一部分,它不仅改变了人们的生活方式,也推动了科学的进步。同时铁是人体必需的微量元素之一,对于身体的正常生理功能和健康至关重要。随着科技的进步和产业的发展,铁的应用领域还将不断扩大和深化。