Facts About Iron

From being a crucial building block of steel to nourishing plants and helping carrying oxygen in your blood – iron is always busy helping sustain life on Earth.

Iron is a brittle, hard substance, classified as a metal in Group 8 on the Periodic Table of the Elements. Najbardziej obfity ze wszystkich metali, jego czysta forma szybko koroduje od ekspozycji na wilgotne powietrze i wysokie temperatury. Żelazo jest również czwartym pod względem masy najczęściej występującym pierwiastkiem w skorupie ziemskiej, a uważa się, że znaczna część jądra Ziemi składa się z żelaza. Według Los Alamos National Laboratory żelazo jest nie tylko powszechnie występujące na Ziemi, ale również w Słońcu i gwiazdach. Według Jefferson Lab żelazo ma kluczowe znaczenie dla przetrwania organizmów żywych. W roślinach, odgrywa rolę w produkcji chlorofilu. U zwierząt, jest składnikiem hemoglobiny – białka we krwi, które przenosi tlen z płuc do tkanek w organizmie.

Ninety procent wszystkich metali, które są rafinowane w tych dniach jest żelazo, zgodnie z Royal Society of Chemistry. Większość z nich jest używana do produkcji stali – stop żelaza i węgla – który jest z kolei używany w produkcji i inżynierii lądowej, na przykład, aby wzmocnić beton. Stal nierdzewna, która zawiera co najmniej 10,5 procent chromu, jest bardzo odporna na korozję. Stosuje się ją w sztućcach kuchennych, urządzeniach i naczyniach kuchennych, takich jak patelnie i patelnie ze stali nierdzewnej. Dodatek innych pierwiastków może nadać stali inne użyteczne właściwości. Na przykład nikiel zwiększa jej trwałość i sprawia, że jest bardziej odporna na ciepło i kwasy; mangan sprawia, że jest bardziej wytrzymała, natomiast wolfram pomaga jej zachować twardość w wysokich temperaturach, według Jefferson Lab.

Just the facts

• Liczba atomowa (liczba protonów w jądrze): 26
• Symbol atomowy (w układzie okresowym pierwiastków): Fe
• Masa atomowa (średnia masa atomu): 55,845
• Gęstość: 7,874 grama na centymetr sześcienny
• Faza w temperaturze pokojowej: Ciało stałe
• Temperatura topnienia: 2800,4 stopni Fahrenheita (1538 stopni Celsjusza)
• Temperatura wrzenia: 5 181,8 F (2861 C)
• Liczba izotopów (atomów tego samego pierwiastka o różnej liczbie neutronów): (uwzględnij ile z nich to izotopy stabilne): 33 Izotopy stabilne: 4
• Najczęściej występujące izotopy: Żelazo-56 (naturalna obfitość: 91,754 procent)

Historia i właściwości żelaza

Archeolodzy szacują, że ludzie używają żelaza od ponad 5000 lat, jak podaje Jefferson Lab. W rzeczywistości okazuje się, że niektóre z najbardziej starożytnego żelaza znanego ludziom dosłownie spadły z nieba. W badaniu opublikowanym w 2013 roku w Journal of Archeological Science, naukowcy zbadali starożytne egipskie żelazne koraliki, które datuje się na około 3200 lat p.n.e. i odkryli, że zostały one wykonane z żelaznych meteorytów. Stary Testament w Biblii również wspomina o żelazie wiele razy, według Los Alamos National Laboratory.

Żelazo jest głównie uzyskiwane z minerałów hematytu i magnetytu. W mniejszych stopniach, może być również uzyskany z minerałów taconite, limonite i siderite, zgodnie z Jefferson Lab. Żelazo ma cztery różne formy alotropowe, co oznacza, że ma cztery różne formy strukturalne, w których atomy łączą się w różne wzory, zgodnie z Los Alamos National Laboratory. Formy te nazywane są ferrytami, znanymi jako alfa (która jest magnetyczna), beta, gamma i omega.

Żelazo jest ważnym składnikiem odżywczym w naszej diecie. Niedobór żelaza, najczęstszy niedobór żywieniowy, może powodować anemię i zmęczenie, które wpływa na zdolność do wykonywania pracy fizycznej u dorosłych. Może również upośledzać pamięć i inne funkcje umysłowe u nastolatków, według Centers for Disease Control and Prevention. Kobiety, które mają niedobór żelaza podczas ciąży są na zwiększone ryzyko posiadania małych i wczesnych dzieci, CDC ostrzega.

Istnieją dwa rodzaje dietetycznego żelaza: żelazo hemowe i żelazo niehemowe. Żelazo hemowe – które jest łatwiej przyswajalnym typem żelaza – znajduje się w mięsie, rybach i drobiu, natomiast żelazo niehemowe – które również jest przyswajane, ale w mniejszym stopniu niż żelazo hemowe – znajduje się zarówno w pokarmach roślinnych (takich jak szpinak, jarmuż i brokuły), jak i w mięsie, według Amerykańskiego Czerwonego Krzyża. Ludzie wchłaniają do 30 procent żelaza hemowego, w porównaniu z 2 do 10 procent żelaza niehemowego, raporty ARC, dodając, że pokarmy bogate w witaminę C, takie jak pomidory lub owoce cytrusowe, mogą pomóc ludziom wchłonąć żelazo niehemowe.

Kto wiedział?

• Krew jest czerwona z powodu interakcji między żelazem a tlenem, zgodnie z University of California, Santa Barbara. Krew wygląda na czerwoną z powodu sposobu, w jaki wiązania chemiczne między tymi dwoma pierwiastkami odbijają światło.
• Czyste żelazo jest w rzeczywistości miękkie i plastyczne, według Uniwersytetu w Denver.
• W 2007 roku naukowcy odkryli ogromny pióropusz wody bogatej w żelazo pochodzący z kominów hydrotermalnych w południowej części Oceanu Atlantyckiego.
• Żelazo jest niezbędne do wzrostu fitoplanktonu – maleńkich bakterii morskich, które wykorzystują dwutlenek węgla z atmosfery do napędzania fotosyntezy. Niektórzy badacze twierdzili zatem, że nawożenie oceanów dodatkowym żelazem może pomóc w zasysaniu nadmiaru dwutlenku węgla. Ale badanie opublikowane online w listopadzie 2010 r. w Proceedings of the National Academy of Sciences wykazało, że może to nie być taki dobry pomysł, ponieważ całe to dodatkowe żelazo może w rzeczywistości wywołać wzrost toksycznych alg, które przyczyniają się do zanieczyszczenia fauny morskiej.
• Około 90 procent wszystkich metali, które są obecnie rafinowane, to żelazo, według Royal Society of Chemistry.
• Żelazo jest kluczowym składnikiem klasy meteorytów znanych jako syderyt, według Los Alamos National Laboratory.
• Żelazny filar datowany na około A.D. 400 nadal stoi dziś w Delhi, w Indiach, według Los Alamos National Laboratory. Filar ma około 23,75 stopy (7,25 metra) wysokości i mierzy 15,75 cala (40 centymetrów) średnicy. Pomimo narażenia na warunki atmosferyczne, filar nie uległ korozji dzięki unikalnej kompozycji metali.
• Przykłady żywności bogatej w żelazo obejmują mięso, takie jak wołowina, indyk, kurczak i wieprzowina; owoce morza, takie jak krewetki, małże, ostrygi i tuńczyk; warzywa, takie jak szpinak, groch, brokuły, słodkie ziemniaki i fasola szparagowa; chleb i zboża, takie jak otręby zbożowe, chleb pełnoziarnisty i wzbogacony ryż; inne pokarmy, takie jak fasola, soczewica, pasta pomidorowa, tofu i melasa, według Amerykańskiego Czerwonego Krzyża.
• Powierzchnia Marsa jest czerwona z powodu dużej ilości tlenku żelaza (rdzy) na jego powierzchni, według Nature. Mars ma ponad dwa razy więcej tlenku żelaza w swojej skorupie niż Ziemia.
• Zewnętrzne stałe i ciekłe jądra Ziemi składają się głównie z żelaza (odpowiednio około 85% i 80% masy). Prąd elektryczny generowany przez płynne żelazo tworzy pole magnetyczne chroniące Ziemię, według NASA. Żelazo znajduje się również w rdzeniach wszystkich planet w Układzie Słonecznym.
• Żelazo jest najcięższym elementem powstającym w rdzeniach gwiazd, według JPL. Pierwiastki cięższe od żelaza mogą być tworzone tylko wtedy, gdy gwiazdy o dużej masie eksplodują (supernowe).
• Łacińska nazwa żelaza to ferrum, która jest źródłem jego symbolu atomowego, Fe.
• Słowo żelazo pochodzi od anglosaskiego słowa iren. Słowo żelazo pochodzi prawdopodobnie od wcześniejszych słów oznaczających „święty metal”, ponieważ było używane do produkcji mieczy używanych w krucjatach, według WebElements.

Obecne badania

Żelazo było przedmiotem licznych badań medycznych, z których niektóre pokazują, że wysoki poziom żelaza we krwi może być w rzeczywistości związany ze zwiększonym ryzykiem problemów sercowo-naczyniowych. „Jest kilka badań sugerujących, że ludzie, którzy mają więcej ferrytyny w układzie krwionośnym i markery wyższego żelaza w organizmie, mogą być bardziej zagrożeni pod względem niektórych chorób sercowo-naczyniowych”, powiedziała Judith Wylie-Rosett, profesor na wydziale epidemiologii i zdrowia populacji oraz na wydziale medycyny w Albert Einstein College of Medicine Uniwersytetu Yeshiva w Nowym Jorku. „I czy to powoduje ryzyko lub to jest biomarker dla czegoś innego dzieje się jest niejasne,” Wylie-Rosett powiedział Live Science. (Ferrytyna jest rodzajem białka, które przechowuje żelazo, podczas gdy test ferrytyny mierzy ilość żelaza w twojej krwi).

W badaniu ponad 1,900 fińskich mężczyzn wieku 42 do 60 lat, opublikowanym w 1992 roku w czasopiśmie Circulation, badacze znaleźli związek między wysokim poziomem żelaza i zwiększonym ryzykiem ataku serca. W nowszym badaniu, opublikowanym online w styczniu 2014 roku w Journal of Nutrition, naukowcy stwierdzili, że żelazo hemowe, znajdujące się w mięsie, zwiększało ryzyko choroby wieńcowej o 57 procent, ale nie znaleziono takiego związku między żelazem niehemowym a ryzykiem choroby wieńcowej.

Co ciekawe, ostatnie badania powiązały również akumulację żelaza w mózgu z chorobą Alzheimera. W badaniu opublikowanym w sierpniu 2013 r. w Journal of Alzheimer’s Disease, naukowcy stwierdzili, że ilość żelaza w hipokampie – obszarze mózgu związanym z tworzeniem wspomnień – była zwiększona i związana z uszkodzeniem tkanki w obszarze hipokampa u osób z chorobą Alzheimera, ale nie u zdrowych osób starszych.

„Nagromadzenie żelaza w mózgu może być pod wpływem modyfikujących czynników środowiskowych, takich jak ile czerwonego mięsa i suplementów diety żelaza spożywamy i, u kobiet, mających histerektomie przed menopauzą,” autor badania dr. George Bartzokis, profesor psychiatrii w Semel Institute for Neuroscience and Human Behavior na UCLA, powiedział w oświadczeniu.

Brak żelaza został również powiązany z depresją, zgodnie z badaniem z 2017 roku opublikowanym w Journal of Psychiatric Research przez grupę australijskich badaczy, którzy próbowali znaleźć związek między genetyką, poziomem żelaza i depresją, szczególnie u nastolatków. Badacze stwierdzili, że chociaż istnieje związek między poziomem żelaza w krwiobiegu a miarą depresji, nie ma dowodów na genetyczny związek między tymi dwoma. Badacze wykorzystali dane dostępne z badań bliźniąt i przyjrzeli się wielu czynnikom podczas porównywania bliźniąt nastoletnich z bliźniętami dorosłymi. Związek między poziomem żelaza a depresją jest najprawdopodobniej obserwowany w okresach, w których organizm wymaga większych ilości żelaza, takich jak podczas impulsów wzrostowych.

W 2017 roku artykuł opublikowany w European Journal of Nutrition przez grupę badawczą z Iranu opisał badanie, w którym suplementy żelaza podawano nowym, nieanemicznym matkom z depresją poporodową (PPD). Grupa 70 kobiet rozpoczęła podwójnie ślepą próbę tydzień po porodzie, a objawy PPD zostały porównane sześć tygodni później. Grupa przyjmująca suplement żelaza doświadczyła znacząco większej poprawy objawów PPD niż grupa przyjmująca placebo.

Dodatkowe raportowanie przez Rachel Ross, Live Science Contributor

.