الحديد Iron
الحديد - نشأة عنصر الحديد وخصائصه وصناعته وفوائدة للجسم، عندما تفكر في أصل عنصر الحديد، من المحتمل أن يتجول عقلك في رؤى مصانع الحديد والصلب، أو صياغة العصور الوسطى أو بعض عمليات التصنيع الأخرى التي تتميز بالعمل الشاق والتدريب العملي ودرجات الحرارة العالية جًدًا. ولكن بصرف النظر عن كونه نوعًا من المعادن المستخدمة بطرق مختلفة في الصناعة البشرية، فإن الحديد كعنصر أيضًا ، وليس مركبًا أو سبيكة ، مما يعني أنه من الممكن عزل ذرة واحدة من الحديد. هذا لا ينطبق على معظم المواد المألوفة. على سبيل المثال، فإن أصغر كمية من الماء يمكن تسميتها بالمياه تحتوي على ثلاث ذرات، واحدة منها أكسجين والأثنين الأخرتبن هيدروجين H2O.
الحديد هو عنصر كيميائي و فلز، وهو من أقدم الفلزات المكتشفة ، يرمز له بالرمز "حد أو Fe " وعدده الذري 26 , وفي الجدول الدوري يقع الحديد في المجموعة الثامنة والدورة الرابعة ،
يعد عنصر الحديد ضروري لحياة الانسان كونه يدخل في تركيب هيموجلوبين الدم وكذلك لحياة النباتات كونه يدخل في تركيب الكلوروفيل.
الحديد - نشأة عنصر الحديد وخصائصه وصناعته وفوائدة للجسم
الحديد - نشأة عنصر الحديد وخصائصه وصناعته وفوائدة للجسم
من المثير للإهتمام، أنه على الرغم من أن الناس يربطون الحديد بدرجات حرارة عالية بشكل غير عادي في إعدادات التصنيع هنا على الأرض، فإن الحديد كعنصر يدين بوجوده إلى أحداث ساخنة جدًا ، وبعيدة جدًا لدرجة أن الأرقام المعنية بالكاد تبدو منطقية. وبالتالي، يتطلب إجراء دراسة حول كيفية صنع الحديد: إستكشاف كيف أصبح الحديد وكيف وصل إلى الأرض ، وكيف يستخرج أو يصنع الناس على الأرض الحديد وفيما يستخدمونه في الأنشطة الحياتية اليومية وكذلك الأنشطة المتخصصة.
وتدعو هذه الموضوعات بدورها إلى مناقشة إستخدام الحديد في النظم الحية ومن خلال نظرة عامة على كيفية إنشاء العناصر المختلفة وإنتشارها في جميع أنحاء الكون.
من أين قد يكون آتى الحديد الموجود في غسالة الأطباق المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ أو موقد الخشب الخاص بك "سؤالاً أقل إثارة للإهتمام من كيفية ظهور الحديد في أي مكان في الكون في المقام الأول.
المستعرات الأعظمية Supernova
يعد الحديد عنصرًا ثقيلاً ، ولا يمكن إنشاء عناصر من هذا النوع إلا في إحداث "موت النجوم الكارثية" التي تسمى المستعرات الأعظمية " المُسْتَعِرُ الأعظم (Supernova سوبرنوفا) هو حدث فلكي يحدث خلال المراحل التطورية الأخيرة لحياة نجم ضخم، حيث يحدث إنفجار نجمي هائل يقذف فيهِ النجم بغلافهِ في الفضاء عند نهاية عمره" . في حين أن معظم النجوم تتلاشى أثناء حرقها من خلال تزويدها بالوقود من الهيدروجين ، فإن بعض النجوم تخرج حرفياً مع الإنفجار.
هذه أحداث (موت النجوم الكارثية التي تسمى المستعرات الأعظمية) نادرة إحصائيًا ، تحدث فقط بضع مرات كل مائة عام طوال مدى مجرة درب التبانة بأكملها ، كومة النجوم الهائلة التي تدور ببطء والمواد الأخرى التي يدعوها البشر للمنزل . لكنهم أيضا مهمين بشكل حيوي. بدونها ، لن تتواجد القوى اللازمة للتسبب في إندماج عناصر صغيرة و كبيرة معاً عند التأثير وإنشاء عناصر أكبر مثل الحديد والنحاس والزئبق والذهب واليود والرصاص . وطوال الوقت ، يسافر جزء معين من هذه العناصر لمسافات طويلة عبر الفضاء ويستقر على الأرض ، وأحياناً يحدث ذلك في شكل ضربات نيزكية.
إقرأ أيضا: هندسة الرحمن تتجلى في الفضاء والثقوب السوداء
كيف يتشكل الحديد والعناصر بشكل عام في الطبيعة؟
يُعتقد أن الحديد يمثل نقطة القطع التقريبية من حيث العناصر التي يمكن توليدها من خلال عمليات إحتراق النجوم العادية وتلك التي لا يمكن إنشاؤها إلا من خلال المستعرات الأعظمية (Supernova سوبرنوفل)
تصنع بمجرد أن يبدأ النجم في إستنفاد إمداد الهيدروجين. السبب وراء إحتراق النجم هو أنه يخضع بإستمرار لتفاعلات إندماج لا حصر لها ، حيث يتصادم الهيدروجين ، العنصر الأخف (الرقم الذري 1 ) مع ذرات الهيدروجين الأخرى لتشكيل الهيليوم ( الرقم الذري 2 ). في النهاية ، في الجزء الأعمق من النجم، تتصادم ذرات الهيليوم في مجموعات لتكوين الكربون ( العدد الذري 6 ).
صناعة الحديد والصلب وكيف يصنع الحديد؟
من أين يستخرج الحديد
يصنع الحديد على الأرض ، أو يتم إستخراجه بشكل صحيح من خام الحديد. يحتوي الجزء "الصخري" من خام الحديد على الأكسجين والرمال والطين بكميات مختلفة إعتماًدًا على نوع الخام .
إن وظيفة المشغولات الحديدية، كما تم إستدعاء أقدم هذه المصانع، هي إزالة أكبر قدر ممكن من الصخور وغيرها من الحصباء مع ترك الحديد خلفها - تختلف قليلاً من حيث المبدأ عن قصف الفول السوداني أو تقشير البرتقال للوصول إلى أخير جزء بها ، بإستثناء أنه في حالة خام الحديد ، فإن الحديد ليس محاطًا بمواد يمكن التخلص منها فقط ؛ بل أنها مختلطة معه.
على الرغم من درجات الحرارة الصعبة والتحديات المادية الشاملة لأعمال صناعات الحديد، كان البشر يستخدمونها بالفعل في عصور ما قبل المسيحية. وصل عمل الحديد لأول مرة إلى الجزر البريطانية عن طريق البر الرئيسي لأوروبا وغرب آسيا في القرن الخامس قبل الميلاد. كانت متواضعة مقارنة بما سيتبع بعد ذلك. على أي حال ، كان الصهر جاريًا بحلول عام 1500 قبل الميلاد ، ولكن بعد 30 قرنًا تقريبًا ، في القرن الرابع عشر ، تم إختراع فرن الصهر ، وتغيير "الصناعة" عن ما كانت عليه بشكل جذري وإلى الأبد .
اليوم ، يتم تصنيع الحديد عن طريق تسخين الهيماتيت أو المغنتيت ( قطعة ممغنطة من أكسيد الحديد الأسود ) في فرن الإنفجار من الكربون يسمى "فحم الكوك" وكذلك كربونات الكالسيوم الحجر الجيري . ينتج عن هذا مركب يحتوي على حوالي 3 في المائة من الكربون ومواد غشائية أخرى - ليست مثالية في الجودة ، ولكنها جيدة بما يكفي لصنع الفولاذ. في كل عام ، يتم إنتاج حوالي 1.3 مليار طن متري (حوالي 1.43 مليار طن أمريكي) ، أو ما يقرب من 3 تريليون رطل من الفولاذ الخام في جميع أنحاء العالم.
تطور صناعة الحديد
توجد مجموعة من التطوّرات التي مرّت بها صناعة الحديد، وهي كالآتي:
- ظهور الثورة الصناعيّة وتطوّرها ، الأمر الذي ساعد على تطوّر صناعة الحديد، والعديد من الإبتكارات، وإنتشر إنتاج الحديد، وتوسّعت مجالاته، حيث تم إنشاء أوّل جسر حديدي.
- تطوّر الحديد عام 1783م، حيث عمل هنري كورت على تطوير تقنيات، وأساليب التقشير والتدحرُج، وهي عبارة عن طُرق للحصول على العوالق من الحديد، والقدرة على الإنتاج على نطاق كبير، كما ساعدت التطوّرات في مجالات أخرى على زيادة الطلب على الحديد، مثل زيادة الطلب على المحرّكات البخاريّة التي تحتاج إلى الحديد ، مما جعل تأثير هنري كورت على صناعة الحديد كبيرًا. حيث قام هنري كورت بعمل تطوير جزري في تقنية تحويل الحديد الخام الى حديد مطاوع و ذلك عن طريق التقليب ، و التحريك داخل أفران خاصة ، مما ساعد على تقليل نسبة الكربون ، و الحصول على قضبان حديد بكميات أكثر بتكلفة أقل ، مما قفز بصناعة الحديد الى نطاقات أوسع أثناء فترة الثورة الصناعية.
- نشأة حروب نابليون التي إزداد خلالها الطلب على الحديد، وذلك لتلبية إحتياجات الجيش، حيث زاد إنتاج الحديد البريطاني حوالي أربعة أضعاف، وكانت بريطانيا هي أكثر دولة مُنتجة للحديد في ذلك الوقت
أنواع خامات الحديد
- الهيماتيت: وهو أكسيد الحديد ويرمز له علمياً برمز Fe2O3 والذي يحتوي على 70% من الحديد، وله عدة ألوان فمنه اللون الأسود والرمادي والأحمر وذلك إعتماداً على حجم الشوائب فيه، ويكون إما مسحوقاً أو على شكل كتل ضخمة.
- الماجينيت: ويرمز له علمياً Fe3O4 ويحتوي على نسبة حديد قرابة 72% ، ومن ألوانه الأسود البراق اللامع، وهو أنقى نوع من أنواع الحديد.
- الليمونيت: يرمز له علمياً بالرمز 2Fe2O3H2O ويحتوي على نسبة حديد 40% وماء بنسبة 10%، ويكون باللون الأصفر المائل للبني.
أهم خصائص معدن الحديد
- يمتاز معدن الحديد بلونه الأبيض اللامع.
- يُعتبر معدن الحديد قوياً، ويُمكن دهنه بسهولة، كما يمتاز بالمرونة.
- يتغيّر لون الحديد بفعل التآكل، ويعود ذلك لتجمّع لأكسجين فيه مع توفر الرطوبة. يُعدّ الحديد قابلاً للصدأ.
- يتوفّر الحديد بكثرة في قشرة الأرض، فهو حاصل على المرتبة الرابعة من حيث ترتيب العناصر المتوافرة في قشرة الأرض.
- يمتلك الحديد عدداً ذريّاً يُساوي 26، ووزنه الذري 55.85.
فوائد عنصر الحديد الصحية في الجسم
ربما تدرك أن الحديد ضروري في النظام الغذائي البشري القائم فقط على إدعاءات الدعاية من قبل الشركات المصنعة للأغذية تحتوي هذه الحبوب على 100 بالمائة من الجرعة أو البدل اليومي الموصى به من الحديد في الولايات المتحدة! قد لا تعرف سبب ذلك .
كما إتضح ، يحتوي جسم الإنسان النموذجي على حوالي 4 جرام من الحديد العنصري. قد لا يبدو هذا كثيرًا ،
ولكن لماذا يحتاج جسمك إلى أي معدن على الإطلاق والحديد بوجه الخصوص؟
في الواقع ، الحديد جزء أساسي من الهيموجلوبين، (فالهيموجلوبين هو بروتين موجود في خلايا الدم الحمراء ينقل الأكسجين من الرئتين إلى الأنسجة ، حيث نستخدمها في التنفس الخلوي و كذلك يعمل على التخلص من ثاني أكسيد الكربون عن طريق نقلة الى الرئتين ليخرج من الجسم عن طريق عملية الزفير).
مقالات قد تهمك:
- مصادر معادن الجسم وضرورة كل منها
- ما هي فوائد الزنك العديدة وما علاقته بزيادة المناعةوالحد من إنتشار فيروس كورونا؟
أعراض نقص الحديد في الجسم وفقر الدم
عنصر الحديد في الغذاء
عندما يعاني الناس من نقص في الحديد بسبب عدم كفاية تناوله في النظام الغذائي حيث يتم العثور على عنصر الحديد في الغذاء من خلال تناول:
- اللحوم، وخاصة لحوم الأعضاء مثل لحوم الكبد،
- بعض المأكولات البحرية مثل المحار
- صفار البيض
- وكذلك بعض الحبوب و البقوليات مثل الفول والفاصولياء والعدس وفول الصويا والحمص
- الخضراوات الورقية ذات اللون الأخضر الداكن مثل السبانخ و الخرشوف
- وكذلك الباذنجان
يسبب نقص عنصر الحديد في جسم الإنسان إلى حالات أمراض جهازية، فلا تستطيع كرات الدم الحمراء الخاصة بالإنسان القيام بعملهم بشكل صحيح. تسمى هذه الحالة فقر الدم، يصاب الناس بنقص الهيموجلوبين في الدم (الأنيميا أو فقر الدم) بضيق في التنفس بعد كمية متواضعة من الجهد، وغالبًا ما يعانون من التعب والصداع والضعف العام.
في الحالات الشديدة، قد يلزم نقل الدم لتصحيح فقر الدم، على الرغم من أن التصحيح والعلاج يتم عادة بإستخدام المكملات الغذائية و الفيتامينات مع الحبوب والسوائل التي تحتوي على نسبة من الحديد عالية إلا أن نقص نسب الحديد في الدم غير محمود عقباه. تأكد دائما من تناول أطعمة صحية غنية بالفيتامينات والمعادن والعناصر الغذائية المفيدة بالأخص عنصر الحديد لك ولأطفالك.
إقرأ أيضًا: مصادر الزنك في الطعامالمراجع
https://sciencing.com/does-iron-come-how-made-4928267.html
ليصلك كل ما هو جديد ومفيد وصحي برجاء الإعجاب بصفحتنا على الـ FaceBook
