Faktat raudasta

Rauta on tärkeä teräksen rakennusaine, joka ravitsee kasveja ja auttaa kuljettamaan happea veressäsi – rauta on aina kiireinen auttaessaan ylläpitämään elämää maapallolla.

Rauta on hauras, kova aine, joka on luokiteltu metalleihin ja se kuuluu alkuaineiden jaksollisen järjestelmän 8. ryhmään. Rauta on kaikista metalleista yleisin, mutta sen puhdas muoto syöpyy nopeasti altistuessaan kostealle ilmalle ja korkeille lämpötiloille. Rauta on myös maapallon kuoren neljänneksi yleisin alkuaine painon perusteella, ja suuren osan maapallon ytimestä uskotaan koostuvan raudasta. Sen lisäksi, että rautaa esiintyy yleisesti maapallolla, sitä on Los Alamosin kansallisen laboratorion mukaan runsaasti auringossa ja tähdissä. Jefferson Labin mukaan rauta on ratkaisevan tärkeää elävien organismien selviytymiselle. Kasveissa sillä on merkitystä klorofyllin tuotannossa. Eläimillä se on osa hemoglobiinia – veren proteiinia, joka kuljettaa happea keuhkoista kehon kudoksiin.

Kuninkaallisen kemian yhdistyksen mukaan 90 prosenttia kaikesta nykyään jalostetusta metallista on rautaa. Suurin osa siitä käytetään teräksen – raudan ja hiilen seoksen – valmistukseen, jota puolestaan käytetään teollisuudessa ja maa- ja vesirakentamisessa esimerkiksi teräsbetonin valmistukseen. Ruostumaton teräs, joka sisältää vähintään 10,5 prosenttia kromia, kestää hyvin korroosiota. Sitä käytetään keittiövälineissä, laitteissa ja keittoastioissa, kuten ruostumattomasta teräksestä valmistetuissa pannuissa ja paistinpannuissa. Muiden alkuaineiden lisääminen voi antaa teräkselle muita hyödyllisiä ominaisuuksia. Esimerkiksi nikkeli lisää sen kestävyyttä ja tekee siitä kestävämpää kuumuutta ja happoja vastaan; mangaani tekee siitä kestävämpää, kun taas volframi auttaa sitä säilyttämään kovuutensa korkeissa lämpötiloissa, Jefferson Labin mukaan.

Vain faktoja

• Atominumero (protonien lukumäärä ytimessä): 26
• Atomin symboli (alkuaineiden jaksollisessa järjestelmässä): Fe
• Atomipaino (atomin keskimääräinen massa): 55,845
• Tiheys: 7,874 grammaa kuutiosenttimetriä kohti
• Faasi huoneenlämmössä:
• Sulamispiste: 2 800,4 celsiusastetta (1 538 celsiusastetta)
• Kiehumispiste: 5 181,8 celsiusastetta (2 861 celsiusastetta)
• Isotooppien lukumäärä (saman alkuaineen atomeja, joilla on eri määrä neutroneita): (Vakaita isotooppeja: 33 Vakaita isotooppeja: 4
• Yleisimmät isotoopit: Rauta-56 (luonnollinen runsaus: 91,754 prosenttia)

Raudan historia ja ominaisuudet

Arkeologit arvioivat, että ihmiset ovat käyttäneet rautaa Jefferson Labin mukaan yli 5 000 vuotta. Itse asiassa käy ilmi, että osa vanhimmasta ihmisten tuntemasta raudasta putosi kirjaimellisesti taivaalta. Journal of Archeological Science -lehdessä vuonna 2013 julkaistussa tutkimuksessa tutkijat tutkivat muinaisia egyptiläisiä rautahelmiä, jotka ajoittuvat noin vuoteen 3200 eaa. ja havaitsivat, että ne oli valmistettu rautameteoriiteista. Myös Raamatun Vanhassa testamentissa mainitaan rautaa useita kertoja, kertoo Los Alamos National Laboratory.

Rautaa saadaan useimmiten mineraaleista hematiitti ja magnetiitti. Jefferson Labin mukaan sitä voidaan pienemmässä määrin saada myös mineraaleista takoniitti, limoniitti ja sideriitti. Los Alamos National Laboratoryn mukaan raudalla on neljä eri allotrooppista muotoa, mikä tarkoittaa, että sillä on neljä eri rakennemuotoa, joissa atomit sitoutuvat eri tavoin. Näitä muotoja kutsutaan ferriiteiksi, joita kutsutaan alfaksi (joka on magneettinen), beetaksi, gammaksi ja omegaksi.

Rauta on tärkeä ravintoaine ruokavaliossamme. Raudanpuute, yleisin ravitsemuksellinen puutos, voi aiheuttaa aikuisilla anemiaa ja väsymystä, joka vaikuttaa kykyyn tehdä fyysistä työtä. Se voi myös heikentää muistia ja muita henkisiä toimintoja teini-ikäisillä, kertoo Centers for Disease Control and Prevention. Naisilla, joilla on raudanpuutetta raskauden aikana, on kohonnut riski saada pieniä ja liian aikaisin syntyviä vauvoja, CDC varoittaa.

Ravinnosta saatavaa rautaa on kahdenlaista: hemirautaa ja ei-hemirautaa. Hemirautaa – joka on helpommin imeytyvää rautaa – on lihassa, kalassa ja siipikarjassa, kun taas ei-hemirautaa – joka myös imeytyy, mutta vähäisemmässä määrin kuin hemirauta – on sekä kasvisruoissa (kuten pinaatissa, lehtikaalissa ja parsakaalissa) että lihassa, American Red Crossin mukaan. Ihmiset imevät jopa 30 prosenttia hemiraudasta, kun taas ei-hemiraudasta 2-10 prosenttia, ARC kertoo ja lisää, että runsaasti C-vitamiinia sisältävät elintarvikkeet, kuten tomaatit tai sitrushedelmät, voivat auttaa ihmisiä imemään ei-hemiraudan.

Kuka olisi uskonut?

• Kalifornian yliopiston Santa Barbarassa sijaitsevan tutkimuslaitoksen mukaan veri on punaista raudan ja hapen vuorovaikutuksen vuoksi. Veri näyttää punaiselta, koska näiden kahden alkuaineen väliset kemialliset sidokset heijastavat valoa.
• Puhdas rauta on Denverin yliopiston mukaan itse asiassa pehmeää ja muovautuvaa.
• Tutkijat löysivät vuonna 2007 eteläisen Atlantin valtameren hydrotermisistä purkautumisrei’istä lähtevän valtavan rautaerikoisen vesipilven.
• Rauta on välttämätön kasviplanktonin kasvulle – pienille meribakteereille, jotka hyödyntävät ilmakehän sisältämää hiilidioksidia fotosynteesin polttoaineena. Jotkut tutkijat ovatkin väittäneet, että valtamerten lannoittaminen ylimääräisellä raudalla voisi auttaa imemään ylimääräistä hiilidioksidia. Marraskuussa 2010 Proceedings of the National Academy of Sciences -julkaisussa verkossa julkaistussa tutkimuksessa todettiin kuitenkin, että tämä ei ehkä olekaan niin hyvä ajatus, sillä kaikki ylimääräinen rauta voisi itse asiassa käynnistää myrkkyjä tuottavien levien kasvun, jotka osaltaan saastuttavat merten luonnonvaraisia eläimiä.
• Kuninkaallisen kemian seuran mukaan noin 90 prosenttia kaikesta nykyisin jalostetusta metallista on rautaa.
• Rauta on ratkaiseva osa meteoriittiluokkaa, jota kutsutaan nimellä sideriitit, Los Alamos National Laboratoryn mukaan.
• Los Alamos National Laboratoryn mukaan noin vuodelta 400 jKr. peräisin oleva rautapilari seisoo yhä nykyään Delhissä Intiassa. Pylväs on noin 23,75 jalkaa (7,25 metriä) korkea ja sen halkaisija on 15,75 tuumaa (40 senttimetriä). Vaikka pylväs on ollut alttiina sääolosuhteille, se ei ole juurikaan syöpynyt sen ainutlaatuisen metallikoostumuksen ansiosta.
• Rautapitoisia elintarvikkeita ovat esimerkiksi liha, kuten naudanliha, kalkkuna, kana ja sianliha; äyriäiset, kuten katkaravut, simpukat, osterit ja tonnikala; vihannekset, kuten pinaatti, herneet, parsakaali, bataatti ja härkäpavut; leipä ja viljatuotteet, kuten leseet, täysjyvävehnäleipä ja rikastettu riisi, sekä muut elintarvikkeet, kuten pavut, linssit, tomaattipyreet, tofun ja melassin kaltaiset elintarvikkeet, kertoo Amerikan Punainen Risti.
• Marsin pinta on punainen, koska sen pinnalla on paljon rautaoksidia (ruostetta), kertoo Nature. Marsin kuoressa on yli kaksi kertaa enemmän rautaoksidia kuin Maassa.
• Maan kiinteä sisä- ja nestemäinen ulkoydin koostuvat pääasiassa raudasta (noin 85 ja 80 painoprosenttia). Nasan mukaan nestemäisen raudan synnyttämä sähkövirta luo Maata suojaavan magneettikentän. Rautaa on myös kaikkien aurinkokunnan planeettojen ytimissä.
• Rauta on JPL:n mukaan raskain alkuaine, joka muodostuu tähtien ytimissä. Rautaa raskaampia alkuaineita voi syntyä vain suurimassaisten tähtien räjähtäessä (supernovat).
• Raudan latinankielinen nimi on ferrum, josta on peräisin sen atomimerkki Fe.
• Sana rauta tulee anglosaksisesta sanasta iren. WebElementsin mukaan sana rauta on mahdollisesti peräisin aikaisemmista sanoista, jotka tarkoittavat ”pyhää metallia”, koska siitä valmistettiin ristiretkillä käytettyjä miekkoja.

Nykytutkimus

Rautaa on tutkittu lukuisissa lääketieteellisissä tutkimuksissa, joista jotkin osoittavat, että korkeat raudan pitoisuudet veressä voivat itse asiassa olla yhteydessä lisääntyneeseen sydän- ja verisuoniongelmien riskiin. ”Jotkut tutkimukset viittaavat siihen, että ihmisillä, joilla on enemmän ferritiiniä verenkierrossaan ja korkeamman rautapitoisuuden merkkiaineita elimistössä, saattaa olla suurempi riski sairastua joihinkin sydän- ja verisuonitauteihin”, sanoo Judith Wylie-Rosett, New Yorkissa sijaitsevan Yeshiva-yliopiston Yeshiva-yliopiston Albert Einsteinin lääketieteellisen korkeakoulun epidemiologian ja väestöterveyden laitoksen ja lääketieteen laitoksen professori. ”Epäselvää on, aiheuttaako se riskin vai onko se biomarkkeri jollekin muulle tapahtumalle”, Wylie-Rosett sanoi Live Science -lehdelle. (Ferritiini on eräänlainen proteiini, joka varastoi rautaa, kun taas ferritiinitesti mittaa raudan määrää veressäsi).

Tutkimuksessa, johon osallistui yli 1 900 suomalaista 42-60-vuotiasta miestä ja joka julkaistiin vuonna 1992 Circulation-lehdessä, tutkijat löysivät yhteyden korkeiden rautapitoisuuksien ja lisääntyneen sydänkohtausriskin välillä. Tuoreemmassa tutkimuksessa, joka julkaistiin verkossa tammikuussa 2014 Journal of Nutrition -lehdessä, tutkijat havaitsivat, että lihan sisältämä hemirauta lisäsi sepelvaltimotaudin riskiä 57 prosentilla, mutta muun kuin hemiraudan ja sepelvaltimotaudin riskin välillä ei havaittu vastaavaa yhteyttä.

Interressantti on, että viimeaikaiset tutkimukset ovat yhdistäneet raudan kertymisen aivoihin myös Alzheimerin tautiin. Elokuussa 2013 Journal of Alzheimer’s Disease -lehdessä julkaistussa tutkimuksessa tutkijat havaitsivat, että raudan määrä hippokampuksessa – aivojen alueella, joka liittyy muistinmuodostukseen – oli lisääntynyt ja se oli yhteydessä kudosvaurioihin hippokampuksen alueella Alzheimerin tautia sairastavilla henkilöillä, mutta ei terveillä iäkkäillä ihmisillä.

”Raudan kertymiseen aivoihin voivat vaikuttaa muokkaavat ympäristötekijät, kuten se, kuinka paljon syömme punaista lihaa ja rautaa sisältäviä ravintolisiä, ja naisilla kohdunpoistoleikkausten tekeminen ennen vaihdevuosia”, totesi tutkimuksen tekijä tohtori tri. George Bartzokis, psykiatrian professori Semel Institute for Neuroscience and Human Behavior -instituutissa UCLA:ssa, sanoi lausunnossaan.

Raudan puute on yhdistetty myös masennukseen, ilmenee Journal of Psychiatric Research -lehdessä vuonna 2017 julkaistusta tutkimuksesta, jonka teki australialaistutkijaryhmä, joka pyrki löytämään geneettisen perimän, rautapitoisuuden ja masennuksen välisen yhteyden erityisesti teini-ikäisillä. Tutkijat havaitsivat, että vaikka verenkierron rautapitoisuuden ja masennuksen mittaamisen välillä on yhteys, näiden kahden välillä ei ole todisteita geneettisestä yhteydestä. Tutkijat käyttivät kaksostutkimuksista saatavia tietoja ja tarkastelivat erilaisia tekijöitä verratessaan teini-ikäisiä kaksosia aikuisiin kaksosiin. Rautatason ja masennuksen välinen yhteys on todennäköisimmin havaittavissa ajanjaksoina, jolloin elimistö tarvitsee suurempia määriä rautaa, kuten kasvupyrähdysten aikana.

European Journal of Nutrition -lehdessä vuonna 2017 julkaistussa iranilaisen tutkijaryhmän artikkelissa kuvattiin tutkimusta, jossa annettiin rautavalmisteita uusille, ei-anemiaa sairastaville äideille, jotka kärsivät synnytyksen jälkeisestä masennuksesta. 70 naisen ryhmä aloitti kaksoissokkotutkimuksen viikko synnytyksen jälkeen, ja PPD-oireita verrattiin kuusi viikkoa myöhemmin. Rautalisää saaneessa ryhmässä PPD-oireet paranivat huomattavasti enemmän kuin lumelääkettä saaneessa ryhmässä.

Lisätoimittaja Rachel Ross, Live Science Contributor