Chuma ni nini, kinatoka wapi na kinachimbwaje? Hii chuma muhimu ina maombi mengi. Kipengele cha kemikali kina jukumu muhimu katika tasnia ya ulimwengu, na mzunguko wa chuma katika asili ni muhimu katika maisha ya sayari.
chuma ni nini?
Iron ni kipengele cha metali ambacho hutumika sana kemikali, hasa kinapoingiliana na oksijeni. Ni moja ya vipengele vya kawaida duniani na katika nafasi. Atomu za chuma zina protoni 26 kwenye viini vyake. Alama ya kemikali - Fe (ferum) inatokana na jina lake la Kilatini ferum. Kwa fomu yake safi, ni chuma laini na brittle, ambacho kinaimarishwa na uchafu. Ikiunganishwa na kaboni, chuma huzalishwa ambayo hutumia zaidi ya 98% ya madini ya chuma yanayochimbwa leo.
Atomu zote za chuma katika ulimwengu ziliundwa katika kiini cha nyota wakati wa hatua za mwisho za muunganisho na kisha kutolewa angani kwa milipuko ya nyota. Ni ya nne kwa ukubwakipengele katika ukoko wa dunia baada ya silicon, oksijeni na alumini. Chuma ni nini? Ni jambo la kawaida zaidi ambalo linaunda sayari yetu, ingawa nyingi kwa wingi ziko chini ya uso - kwenye msingi wa Dunia. Inapatikana katika takriban miamba yote ya ukoko na vazi kama kijenzi cha kemikali cha mamia ya madini mbalimbali.
Madini ya chuma
Madini hii ni adimu katika umbo lake safi. Baadhi ya vimondo vina chuma asilia. Kipengele hiki kemikali humenyuka pamoja na oksijeni na maji ili kutoa madini yenye kuzaa chuma. Jiwe lolote ambalo lina chuma cha kutosha kuchimbwa kwa madhumuni ya kiuchumi linaitwa ore ya chuma. Madini yake ya kawaida ni:
- oksidi ya chuma (fomula Fe2O3), ambayo huundwa inapowekwa hewani;
- oksidi ya chuma iliyohidrati, ambayo huundwa na mmenyuko katika maji.
Madini ya chuma muhimu zaidi ni madini ya oksidi ya chuma yanayoitwa hematite na magnetite. Mkusanyiko wa juu wa Fe huwafanya kupendelewa zaidi katika tasnia. Chuma huchimbwa kwenye hifadhi kubwa zaidi za madini. Mara nyingi haya ni malezi ambayo ni miamba ya zamani ya sedimentary. Zina tabaka za madini ya oksidi ya chuma (fomula Fe2O3) hadi sentimeta kadhaa unene.
Nitapata wapi chuma?
Kwenye halijoto ya kawaida, ni sawaimara. Ni metali ya kijivu inayong'aa ambayo hudumu kwa muda inapofunuliwa na hewa yenye unyevu. Inachanganya na metali nyingine nyingi kuunda aloi. Upeo wa chuma ni mkubwa kabisa. Inapounganishwa na kaboni, inakuwa chuma. Inaweza pia kuunganishwa na metali zingine kama vile nikeli, chromium na tungsten. Aloi hizi ni kali sana na zinaweza kutumika kutengeneza madaraja na majengo.
Chuma ni kipengele cha kale sana ambacho kimetumika Duniani kwa muda mrefu. Vitu kutoka humo vilipatikana katika Misri ya kale. Kulikuwa na hata kipindi kizima cha wakati (1200-500 KK) kilichoitwa baada yake - Enzi ya Iron, wakati ilitumika kutengeneza zana na silaha. Ili kupata chuma hiki muhimu, unahitaji kuitafuta chini ya ardhi. Inapatikana wote katika ukoko wa dunia na katika kiini cha dunia. Kuna chuma zaidi duniani kuliko chuma kingine chochote. Kipengele hiki kinaweza pia kupatikana kwenye sayari nyingine, ikiwa ni pamoja na kiini cha Jupita na Zohali, pamoja na uso wa vumbi wekundu wa Mirihi (ndiyo maana iliitwa Sayari Nyekundu).
Mzunguko wa chuma duniani katika asili
Chuma (Fe) hufuata mzunguko wa kijiokemia, kama vile virutubisho vingine vingi. Kwa kawaida hutolewa kwenye udongo au bahari kupitia hali ya hewa ya miamba au milipuko ya volkeno. Katika mfumo ikolojia wa nchi kavu, mimea kwanza hufyonza chuma kupitia mizizi yake kutoka kwenye udongo. Ni kirutubisho muhimu sana kinachotembea kati ya viumbe hai na geosphere.
Chumani kirutubisho muhimu cha kuzuia mimea, ambayo hukitumia kuzalisha klorofili. Photosynthesis inategemea ugavi wa kutosha wa chuma hiki. Mimea huiingiza kutoka kwenye udongo hadi kwenye mizizi. Wanyama hutumia mmea huo na kuutumia kutoa hemoglobin. Zinapokufa, huoza na bakteria hurudisha chuma kwenye udongo.
Mzunguko wa Bahari wa Chuma
Mzunguko wa baharini wa chuma katika asili unafanana sana na mzunguko wa dunia. Utaratibu huu hutokea kutokana na shughuli muhimu ya microorganisms fulani ambayo oxidize chuma hidroksidi na kupata kaboni kutoka dioksidi kaboni. Bakteria za chuma kwenye mto, baharini au sehemu nyingine yoyote ya maji huchota nishati kwa ajili ya mzunguko wa maisha yao, na baada ya kukamilika hutua kwenye udongo kwa namna ya ore ya kinamasi.
Jukumu la chuma katika mifumo ikolojia ya bahari pia ni muhimu. Wazalishaji wakuu wanaochukua chuma hiki ni kawaida phytoplankton au cyanobacteria. Kisha chuma hufyonzwa na watumiaji wanapokula bakteria hizi. Mzunguko wa chuma katika asili ni mchakato mgumu sana. Inategemea mambo mengi yanayofanana: athari za kemikali, aina za makazi na vikundi vya microbes. Haya yote yanaiunganisha na mizunguko mingine muhimu sawa ya kemikali ya kibayolojia ya Dunia.
Sifa za jumla
Chuma katika umbo la madini mbalimbali yaliyounganishwa ni mojawapo ya vipengele vya kawaida vinavyounda takriban 5% ya ukoko wa dunia. Madini muhimu zaidi yenye chuma nioksidi na sulfidi (hematite, magnetite, goethite, pyrite, marcasite). Chuma hiki pia kipo kwenye meteorites, kwenye sayari nyingine na kwenye jua. Chuma hupatikana katika bahari na maji safi.
Hali za kuvutia
Hapa kuna ukweli wa kuvutia kuhusu kipengele hiki cha kemikali kinachoonekana kuwa rahisi:
- Chuma ni nyenzo muhimu ya ujenzi kwa lishe ya mimea na husaidia kubeba oksijeni kwenye damu, hivyo kusaidia maisha Duniani.
- Ni thabiti isiyovunjika, iliyoainishwa kama chuma katika kundi la 8 kwenye jedwali la mara kwa mara la vipengele. Katika hali yake safi, huharibika haraka kutokana na kukabiliwa na hewa yenye unyevunyevu na halijoto ya juu.
- Ni kipengele cha nne kwa wingi kwa uzani wa ukoko wa dunia, na sehemu kubwa ya kiini cha dunia inaaminika kuwa chuma.
- Nyingi hutumika kutengenezea chuma, aloi ya chuma na kaboni, ambayo hutumika katika utengenezaji na ujenzi, kama vile saruji iliyoimarishwa.
- Chuma cha pua kilicho na angalau 10.5% ya chromium kinaweza kuhimili kutu. Hutumika katika vipandikizi vya jikoni na vyombo kama vile sufuria za chuma cha pua.
- Kuongeza vipengee vingine kunaweza kuipa chuma sifa mpya muhimu. Kwa mfano, nikeli huongeza uimara wa aloi na kuifanya kustahimili joto na asidi zaidi.
Maelezo mafupi kuhusu kipengele Fe
- Nambariprotoni kwenye kiini: 26.
- Alama ya Atomiki: Fe.
- Wastani wa uzito wa atomi: 55.845 g/mol.
- Uzito: gramu 7.874 kwa kila sentimita ya ujazo.
- Awamu katika halijoto ya kawaida: imara.
- Kiwango myeyuko: 1538 0C.
- Sehemu ya mchemko: 2861 0C.
- Idadi ya isotopu: 33.
- Isotopu thabiti: 4.
Programu kuu
Chuma hutumika katika sekta nyingi kama vile umeme, utengenezaji, magari na ujenzi. Yafuatayo ni matumizi ya chuma:
- Kama kijenzi kikuu cha metali feri, aloi na chuma.
- Aloi inayotumia kaboni, nikeli, kromiamu na vipengele vingine mbalimbali kuzalisha chuma au chuma.
- Katika sumaku.
- Katika bidhaa za chuma zilizokamilika.
- Katika vifaa vya viwandani.
- Katika vyombo vya usafiri.
- Katika zana.
- Katika vifaa vya kuchezea na bidhaa za michezo.
Iron hufanya 5% ya ukoko wa dunia na ni mojawapo ya metali zinazotumika sana na zinazotumika sana. Kipengele hiki pia kinapatikana katika nyama, viazi na mboga na ni muhimu kwa wanyama na wanadamu. Ni sehemu muhimu ya hemoglobin. Chuma hiki ni cha rangi ya kijivu kwa mwonekano na chenye ductile sana na ni laini. Inayeyuka kwa urahisi katika asidi ya dilute na inafanya kazi. Maeneo makuu ya uchimbaji madini ya chuma ni China, Australia, Brazili, Urusi na Ukraine.
