विषय
- लोहे का एक संक्षिप्त इतिहास
- आयरन के बारे में रसायन विज्ञान के तथ्य
- लोहे का उपयोग
- आयरन कैसे बनता है?
- आयरन कहाँ से आया?
- प्रकृति में तत्वों का गठन कैसे किया जाता है?
- मानव शरीर में आयरन
जब आप लोहे की उत्पत्ति को इंगित करते हैं, तो आपका मन स्टील मिलों, मध्ययुगीन युग के फोर्ज या कुछ अन्य निर्माण प्रक्रिया में कठिन, हाथों से काम करने और बहुत अधिक तापमान की विशेषता में भटकता है। लेकिन मानव उद्योग में विभिन्न प्रकारों में प्रयुक्त धातु का एक प्रकार होने के अलावा, एक तत्व के रूप में लोहा, एक यौगिक या मिश्र धातु नहीं है, जिसका अर्थ है कि लोहे के एक परमाणु को अलग करना संभव है। यह अधिकांश परिचित सामग्रियों का सच नहीं है; उदाहरण के लिए, पानी की सबसे छोटी मात्रा को अभी भी कहा जा सकता है पानी में तीन परमाणु शामिल हैं, उनमें से एक ऑक्सीजन और दूसरा दो हाइड्रोजन।
दिलचस्प बात यह है, हालांकि लोग पृथ्वी पर विनिर्माण सेटिंग्स में असामान्य रूप से उच्च तापमान के साथ लोहे को जोड़ते हैं, एक तत्व के रूप में लोहा अपने अस्तित्व को इतनी गर्म और इतनी दूर की घटनाओं के लिए मानता है कि इसमें शामिल संख्याएं बहुत मुश्किल से समझ में आती हैं।इस प्रकार, लोहे का निर्माण कैसे किया जाता है, इसका अध्ययन करने के लिए दो समानांतर प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है: यह समझना कि लोहा कैसे आया और यह पृथ्वी पर कैसे पहुंचा, और पृथ्वी पर लोग कैसे बनाते हैं और लोहे का उपयोग रोज़मर्रा के साथ-साथ विशेष गतिविधियों के लिए करते हैं। बदले में ये विषय लोहे में और जीवित प्रणालियों के उपयोग पर चर्चा को आमंत्रित करते हैं और एक सामान्य रूप से देखते हैं कि कैसे विभिन्न तत्व पूरे ब्रह्मांड में उत्पन्न और फैलते हैं।
लोहे का एक संक्षिप्त इतिहास
लोहे को मानव जाति के बारे में 3500 ईसा पूर्व या 5,500 साल पहले से जाना जाता है। इसका नाम एंग्लो-सैक्सन संस्करण से लिया गया है, जो "विडंबना" था। आवर्त सारणी का लौह चिह्न Fe लौह के लिए लैटिन शब्द से आया है, जो कि फेरम है। यदि आप किसी फार्मेसी को मना कर रहे हैं और लोहे की खुराक देखते हैं, तो आप देखेंगे कि उनके अधिकांश नाम "फेरस" कुछ-या-अन्य (जैसे सल्फेट या ग्लूकोनेट) हैं। जब भी आप रसायन विज्ञान के चुनाव में "फेरस" या "फेरिक" शब्द देखते हैं, तो आपको तुरंत पहचान लेना चाहिए कि लोहे पर चर्चा की जा रही है; "विडंबना," हालांकि एक शानदार और उपयोगी शब्द, भौतिक विज्ञान की दुनिया में कोई भूमिका नहीं है।
आयरन के बारे में रसायन विज्ञान के तथ्य
लौह (संक्षिप्त फे) को न केवल रोजमर्रा के उद्देश्यों के लिए बल्कि तत्वों की आवर्त सारणी पर भी एक धातु के रूप में वर्गीकृत किया गया है (एक संवादात्मक उदाहरण के लिए संसाधन देखें)। यह शायद थोड़ा आश्चर्य के रूप में आता है, लेकिन वास्तव में, धातु एक विस्तृत मार्जिन द्वारा प्रकृति में अधातुओं को पार कर जाती है; 113 तत्वों को मानव ने प्रयोगशाला सेटिंग्स में खोजा या बनाया है, 88 को धातुओं के रूप में वर्गीकृत किया गया है।
परमाणु, जैसा कि आप पहले से ही जानते हैं, लगभग नाभिक इलेक्ट्रॉनों के "बादल" से घिरे प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के मिश्रण से युक्त एक नाभिक से मिलकर बनता है। प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन समान परिमाण का एक आवेश लेते हैं, लेकिन प्रोटॉन का चार्ज धनात्मक होता है जबकि इलेक्ट्रॉनों का ऋणात्मक होता है। लोहे की परमाणु संख्या 26 है, जिसका अर्थ है कि लोहे के 26 तटस्थ और 26 इलेक्ट्रॉनों के विद्युत रूप से तटस्थ अवस्था में है। इसका परमाणु द्रव्यमान, जिसे जब गोल किया जाता है, तो केवल योग या प्रोटॉन और न्यूट्रॉन होते हैं, यह केवल 56 ग्राम प्रति तिल से शर्मीली होती है, जिसका अर्थ है कि इसका सबसे रासायनिक रूप से स्थिर रूप होता है (56 - 26) = 30 न्यूट्रॉन।
आयरन में कुछ दुर्जेय भौतिक गुण होते हैं। इसका घनत्व 7.87 ग्राम / सेमी है3, यह पानी के रूप में घने के रूप में लगभग आठ बार बना। (घनत्व प्रति इकाई आयतन द्रव्यमान है; जल को 1.0 ग्राम / सेमी के रूप में परिभाषित किया गया है3 सम्मेलन द्वारा।) लोहा 20 डिग्री सेल्सियस (68 एफ) पर एक ठोस होता है, जिसे आमतौर पर रसायन विज्ञान के प्रयोजनों के लिए "कमरे का तापमान" माना जाता है। इसका गलनांक एक उच्च 1538 C (2800 F) है, जबकि इसका क्वथनांक - यानी वह तापमान, जिस पर तरल लोहा वाष्पित होने लगता है और गैस बनने लगता है - एक झुलसा 2861 C (5182 F) है। यह कोई आश्चर्य की बात नहीं है कि धातु में, भट्टियों के प्रकार वास्तव में असाधारण रूप से शक्तिशाली होने चाहिए।
आयरन, द्रव्यमान से, पृथ्वी की पपड़ी में चौथा सबसे प्रचुर तत्व है। पृथ्वी के कुल हिस्से का लोहा काफी अधिक हो सकता है, हालांकि, यह देखते हुए कि पिघले हुए कोर को मुख्य रूप से तरलीकृत लोहा, निकल और सल्फर से युक्त माना जाता है। जब खनन कार्यों में लोहे को जमीन से निकाला जाता है, तो यह अयस्क के रूप में होता है, जो एक या अधिक प्रकार की चट्टान के साथ मिश्रित लौह होता है। लौह अयस्क का सबसे आम प्रकार हेमटिट है, लेकिन मैग्नेटाइट और टैकोनाइट भी इस धातु के महत्वपूर्ण स्रोत हैं।
अन्य धातुओं की तुलना में लोहे के जंग, या कोरोड्स, बहुत आसानी से। इससे इंजीनियरों के लिए समस्याएँ पैदा होती हैं क्योंकि वर्तमान में परिष्कृत धातु के नौ-दसवें हिस्से में लोहा शामिल है।
लोहे का उपयोग
मानव के उपयोग के लिए खनन किए गए अधिकांश लोहे में स्टील के रूप में हवाएं होती हैं। "स्टील" एक मिश्र धातु है, जिसका अर्थ है धातुओं का मिश्रण। इस उत्पाद का एक लोकप्रिय रूप आज कार्बन स्टील कहलाता है, जो कुछ हद तक भ्रामक है क्योंकि कार्बन अपने सभी रूपों में इस स्टील के द्रव्यमान का एक छोटा सा अंश ही योगदान देता है। कार्बन स्टील के उच्चतम-कार्बन रूप में, कार्बन धातु के द्रव्यमान का लगभग 2 प्रतिशत है; यह आंकड़ा "कार्बन स्टील" शीर्षक को खोने वाले धातु के बिना 1 प्रतिशत से नीचे 1/10 तक हो सकता है।
कार्बन स्टील बदले में अन्य धातुओं के साथ रणनीतिक रूप से मिलावटी हो सकता है ताकि कुछ वांछित गुणों के साथ मिश्र धातुओं का उत्पादन किया जा सके। उदाहरण के लिए, स्टेनलेस स्टील, कार्बन स्टील का एक रूप है जिसमें क्रोमियम की महत्वपूर्ण मात्रा होती है - द्रव्यमान द्वारा 10 प्रतिशत से अधिक। यह सामग्री स्थायित्व के लिए प्रसिद्ध है और इसकी उच्च संक्षारण प्रतिरोध के कारण लंबे समय तक चमकदार, चमकदार उपस्थिति बनाए रखने की प्रवृत्ति। स्टेनलेस स्टील में वास्तुकला, बॉल बेयरिंग, सर्जिकल उपकरणों और टेबलवेयर की प्रमुखता है। संभावनाएं अच्छी हैं कि यदि आप अपने प्रतिबिंब को स्पष्ट रूप से धातु की सतह में देख सकते हैं, तो आप एक प्रकार का स्टेनलेस स्टील देख रहे हैं।
जब निकेल, वैनेडियम, टंगस्टन और मैंगनीज जैसी धातुओं की विवेकपूर्ण मात्रा को स्टील में एकीकृत किया जाता है, तो यह पहले से ही कठोर पदार्थ को और भी कठिन बना देता है; इसलिए ये मिश्र धातु स्टील्स पुलों, काटने के उपकरणों और विद्युत-ग्रिड घटकों में शामिल करने के लिए अच्छी तरह से अनुकूल हैं।
एक गैर-स्टील प्रकार के लोहे को कच्चा लोहा कहा जाता है जिसमें कार्बन का एक बड़ा सौदा होता है (लौह धातु के मानकों से, कम से कम): 3 से 5 प्रतिशत। कच्चा लोहा स्टील की तरह सख्त नहीं होता है, लेकिन यह काफी सस्ता होता है, इसलिए स्टील से कच्चा लोहा बनाने में, आप उसी तरह का सामान्य व्यापार बंद करते हैं, जब आप प्राइम रिब से 70 प्रतिशत दुबले हैमबर्गर पर जाते हैं।
आयरन कैसे बनता है?
लौह अयस्क से पृथ्वी पर लोहा बनाया जाता है, या अधिक सही तरीके से निकाला जाता है। लौह अयस्क के "रॉक" भाग में अयस्क के प्रकार के आधार पर अलग-अलग मात्रा में ऑक्सीजन, रेत और मिट्टी होती है। लोहे का काम करता है, जैसा कि सबसे पहले इस तरह के कारखानों को कहा जाता था, लोहे को पीछे छोड़ते हुए जितना संभव हो उतना चट्टान और अन्य ग्रिट को हटाने के लिए है - अच्छा करने के लिए एक मूंगफली को छीलने या एक नारंगी को छीलने से सिद्धांत में थोड़ा अलग। भाग, सिवाय इसके कि लौह अयस्क के मामले में, लोहा केवल डिस्पोजेबल सामग्री से घिरा नहीं है; इसके साथ इसका मिश्रित अधिकार है।
लोहे के कामों के चुनौतीपूर्ण तापमान और समग्र शारीरिक चुनौतियों के बावजूद, मानव पहले से ही पूर्व-ईसाई समय में उनका उपयोग कर रहे थे। 5 वीं शताब्दी ई.पू. में मुख्यतः यूरोप और पश्चिमी एशिया के रास्ते से सबसे पहले काम करने वाला लोहा ब्रिटिश द्वीपों में पहुँचा। इसके बाद, लोहे को शारीरिक रूप से अवांछित सामग्री से पूरी तरह से अलग किया गया था, केवल लकड़ी का कोयला, मिट्टी और स्वयं अयस्क का उपयोग करके, उन तापमानों तक गर्म किया गया जो कि पालन करने की तुलना में मामूली थे। किसी भी दर पर, गलाने का कार्य 1500 ई.पू. द्वारा चल रहा था, लेकिन लगभग 30 शताब्दियों के बाद, 1400 के दशक में, ब्लास्ट फर्नेस का आविष्कार किया गया, जिसने "उद्योग" (जैसे कि यह था) को मौलिक और हमेशा के लिए बदल दिया।
आज, लोहे को ब्लास्ट फर्नेस में हेमाटाइट या मैग्नेटाइट के साथ कार्बन के एक रूप के साथ-साथ "कोक" के साथ-साथ कैल्शियम कार्बोनेट (CaCO) को गर्म करके बनाया जाता है।3), बेहतर चूना पत्थर के रूप में जाना जाता है। यह एक ऐसे यौगिक का उत्पादन करता है जिसमें लगभग 3 प्रतिशत कार्बन और अन्य मिलावट होते हैं - गुणवत्ता में आदर्श नहीं, लेकिन स्टील बनाने के लिए पर्याप्त अच्छा है। हर साल दुनिया भर में लगभग 1.3 बिलियन मीट्रिक टन (लगभग 1.43 बिलियन अमेरिकी टन, या लगभग 3 ट्रिलियन पाउंड) कच्चे इस्पात का उत्पादन किया जाता है।
आयरन कहाँ से आया?
आपके स्टेनलेस स्टील के डिशवॉशर या आपके लकड़ी के चूल्हे में "कहां से आया" लोहे की तुलना में शायद ही कम दिलचस्प सवाल है कि पहली बार ब्रह्मांड में कहीं भी लोहे का अस्तित्व कैसे हुआ। लोहे को एक भारी तत्व माना जाता है, और इस प्रकार के तत्वों को केवल तबाही "स्टार डेथ" घटनाओं में बनाया जा सकता है जिसे सुपरनोवा कहा जाता है। जबकि अधिकांश तारे तरह-तरह के फ़िज़ल से बाहर निकलते हैं क्योंकि वे हाइड्रोजन के अपने ईंधन की आपूर्ति के माध्यम से जलते हैं, कुछ सितारे सचमुच धमाके के साथ बाहर निकलते हैं।
ये सांख्यिकीय रूप से दुर्लभ घटनाएं हैं, पूरे मिल्की वे गैलेक्सी की सीमा के दौरान हर सौ साल में केवल कुछ ही बार होती हैं, बड़े पैमाने पर धीरे-धीरे तारों के ढेर और अन्य पदार्थ जिन्हें लोग घर कहते हैं। लेकिन वे भी vitally महत्वपूर्ण हैं। उनके बिना, बलों को बड़े आकार के छोटे तत्वों को एक साथ प्रभाव पर फ्यूज करने और लोहे, तांबा, पारा, सोना, आयोडीन और सीसा के रूप में भी बड़े तत्वों को बनाने के लिए आवश्यक है। और हर समय, इन तत्वों का एक निश्चित अंश अंतरिक्ष के माध्यम से लंबी दूरी की यात्रा करता है और पृथ्वी पर बसता है, कभी-कभी उल्कापिंड हमलों के रूप में।
प्रकृति में तत्वों का गठन कैसे किया जाता है?
माना जाता है कि लोहे को उन तत्वों के संदर्भ में अनुमानित कट-ऑफ पॉइंट का प्रतिनिधित्व किया जाता है जो सामान्य स्टार-दहन प्रक्रियाओं द्वारा उत्पन्न हो सकते हैं (जैसे कि ये प्रक्रियाएं किसी भी तरह से वास्तव में "सामान्य" हैं) और जिन्हें केवल सुपरनोवा द्वारा बनाया जा सकता है।
अधिकांश तत्व - ऑक्सीजन, परमाणु संख्या 8, जिसके माध्यम से शायद लोहे को शामिल नहीं किया जाता है, परमाणु संख्या 26 - एक बार एक स्टार द्वारा अपनी हाइड्रोजन आपूर्ति को समाप्त करने के लिए शुरू किया जाता है। एक तारा "जलने" का कारण यह है कि यह लगातार अनगिनत संलयन प्रतिक्रियाओं से गुजर रहा है, हाइड्रोजन के साथ, सबसे हल्का तत्व (परमाणु संख्या 1) अन्य हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ मिलकर हीलियम (परमाणु संख्या 2) बनाता है। आखिरकार, तारे के अंतरतम भाग में, हीलियम परमाणु समूहों में मिलकर कार्बन (परमाणु संख्या 6) बनाते हैं।
मानव शरीर में आयरन
आप संभवतः खाद्य निर्माताओं द्वारा विज्ञापन के दावों के आधार पर मानव आहार में आवश्यक होने के रूप में लोहे को पहचानते हैं ("इस अनाज में अमेरिका के 100 प्रतिशत लोहे की दैनिक भत्ता की सिफारिश की गई है!")। हालाँकि आप नहीं जानते होंगे कि यह क्यों है।
जैसा कि यह पता चला है, ठेठ मानव शरीर में लगभग 4 ग्राम मौलिक लोहा होता है। यह एक महान सौदा की तरह नहीं लग सकता है, लेकिन आपके शरीर को इसमें किसी भी धातु की आवश्यकता क्यों होगी? वास्तव में, आयरन हीमोग्लोबिन का एक अनिवार्य हिस्सा है, लाल रक्त कोशिकाओं (आरबीसी) में पाया जाने वाला ऑक्सीजन-बाध्यकारी प्रोटीन। RBCs फेफड़ों से ऑक्सीजन को ऊतकों में ले जाता है, जहां इसका उपयोग हम सेलुलर श्वसन में करते हैं।
जब लोग अपर्याप्त आहार सेवन के कारण लोहे में कमी हो जाती है (लोहे मीट में पाया जाता है, विशेष रूप से अंग मांस, साथ ही कुछ निश्चित अनाज) या प्रणालीगत रोग राज्यों, उनके RBC ठीक से अपना काम नहीं कर सकते हैं। इस स्थिति में, जिसे एनीमिया कहा जाता है, लोगों को कम मात्रा में सांस लेने के बाद सांस की कमी हो जाती है, और अक्सर थकान, सिरदर्द और सामान्य कमजोरी से पीड़ित होते हैं। गंभीर मामलों में, एनीमिया को ठीक करने के लिए एक रक्त आधान की आवश्यकता हो सकती है, हालांकि आमतौर पर सुधार लोहे की गोलियों और तरल पदार्थों के साथ पूरक का उपयोग करके किया जाता है।