Fapte despre fier

De la faptul că este un element de bază al oțelului până la faptul că hrănește plantele și ajută la transportul oxigenului în sânge – fierul este mereu ocupat ajutând la susținerea vieții pe Pământ.

Fierul este o substanță fragilă, dură, clasificată ca metal în grupa 8 din tabelul periodic al elementelor. Cel mai abundent dintre toate metalele, forma sa pură se corodează rapid în urma expunerii la aer umed și la temperaturi ridicate. De asemenea, fierul este al patrulea cel mai comun element din crusta Pământului în funcție de greutate și se crede că o mare parte din miezul Pământului este compus din fier. Pe lângă faptul că se găsește frecvent pe Pământ, este abundent în Soare și în stele, potrivit Laboratorului Național Los Alamos. Fierul este esențial pentru supraviețuirea organismelor vii, potrivit Jefferson Lab. La plante, acesta joacă un rol în producția de clorofilă. La animale, este o componentă a hemoglobinei – o proteină din sânge care transportă oxigenul de la plămâni la țesuturile din corp.

Noizeci la sută din tot metalul care este rafinat în zilele noastre este fier, potrivit Societății Regale de Chimie. Cea mai mare parte este folosită pentru a face oțel – un aliaj de fier și carbon – care, la rândul său, este folosit în industria prelucrătoare și în ingineria civilă, de exemplu, pentru a face beton armat. Oțelul inoxidabil, care conține cel puțin 10,5 la sută crom, este foarte rezistent la coroziune. Este utilizat la tacâmurile de bucătărie, la aparatele electrocasnice și la ustensilele de gătit, cum ar fi tigăile și cratițele din oțel inoxidabil. Adăugarea altor elemente poate conferi oțelului și alte calități utile. De exemplu, nichelul îi mărește durabilitatea și îl face mai rezistent la căldură și acizi; manganul îl face mai durabil, în timp ce tungstenul îl ajută să își mențină duritatea la temperaturi ridicate, potrivit Jefferson Lab.

Just the facts

• Numărul atomic (numărul de protoni din nucleu): 26
• Simbolul atomic (în tabelul periodic al elementelor): Fe
• Greutate atomică (masa medie a atomului): 55,845
• Densitate: 7,874 grame pe centimetru cub
• Fază la temperatura camerei: Solid
• Punctul de topire: 2.800,4 grade Fahrenheit (1.538 grade Celsius)
• Punctul de fierbere: 5.181,8 F (2.861 C)
• Numărul de izotopi (atomi ai aceluiași element cu un număr diferit de neutroni):
• Numărul de izotopi (atomi ai aceluiași element cu un număr diferit de neutroni): (includeți câți sunt izotopi stabili): 33 Izotopi stabili: 4
• Cei mai comuni izotopi: Fier-56 (abundență naturală: 91,754 la sută)

Istoria și proprietățile fierului

Arheologii estimează că oamenii folosesc fierul de mai bine de 5.000 de ani, potrivit Jefferson Lab. De fapt, se pare că unele dintre cele mai vechi tipuri de fier cunoscute de oameni au căzut literalmente din cer. Într-un studiu publicat în 2013 în Journal of Archeological Science, cercetătorii au examinat mărgele de fier egiptene antice care datează din jurul anului 3200 î.Hr. și au descoperit că acestea au fost făcute din meteoriți de fier. Vechiul Testament din Biblie menționează, de asemenea, fierul de mai multe ori, potrivit Los Alamos National Laboratory.

Fierul este obținut în principal din mineralele hematită și magnetită. În grade mai mici, el poate fi obținut și din mineralele taconită, limonită și siderită, potrivit Jefferson Lab. Fierul are patru forme alotropice diferite, ceea ce înseamnă că are patru forme structurale diferite în care atomii se leagă în modele diferite, potrivit Los Alamos National Laboratory. Aceste forme se numesc ferite, cunoscute sub numele de alfa (care este magnetic), beta, gamma și omega.

Fierul este un nutrient important în dieta noastră. Deficiența de fier, cea mai frecventă deficiență nutrițională, poate provoca anemie și oboseală care afectează capacitatea de a efectua muncă fizică la adulți. De asemenea, poate afecta memoria și alte funcții mentale la adolescenți, potrivit Centers for Disease Control and Prevention. Femeile care au deficiență de fier în timpul sarcinii prezintă un risc crescut de a avea copii mici și timpurii, avertizează CDC.

Există două tipuri de fier alimentar: fier heme și fier non-heme. Fierul hem – care este tipul de fier mai ușor de absorbit – se găsește în carne, pește și păsări de curte, în timp ce fierul non-hem – care este, de asemenea, absorbit, dar într-o măsură mai mică decât fierul hem – se găsește atât în alimentele vegetale (cum ar fi spanacul, varza kale și broccoli), cât și în carne, potrivit Crucii Roșii Americane. Oamenii absorb până la 30 la sută din fierul heme, comparativ cu 2 până la 10 la sută din fierul non-heme, relatează ARC, adăugând că alimentele bogate în vitamina C, cum ar fi roșiile sau citricele, pot ajuta la absorbția persoanelor care absorb fierul non-heme.

Cine știa?

• Sângele este roșu din cauza interacțiunii dintre fier și oxigen, potrivit Universității din California, Santa Barbara. Sângele arată roșu datorită modului în care legăturile chimice dintre cele două elemente reflectă lumina.
• Fierul pur este, de fapt, moale și maleabil, potrivit Universității din Denver.
• În 2007, cercetătorii au descoperit o imensă coloană de apă bogată în fier care emana de la izvoarele hidrotermale din sudul Oceanului Atlantic.
• Fierul este necesar pentru creșterea fitoplanctonului – mici bacterii marine care folosesc dioxidul de carbon din atmosferă pentru a alimenta fotosinteza. Prin urmare, unii cercetători au susținut că fertilizarea oceanelor cu fier suplimentar ar putea ajuta la aspirarea excesului de dioxid de carbon. Dar un studiu publicat online în noiembrie 2010 în Proceedings of the National Academy of Sciences a constatat că acest lucru ar putea să nu fie o idee atât de bună, deoarece tot acest fier suplimentar ar putea declanșa de fapt creșterea algelor producătoare de toxine care contribuie la contaminarea faunei marine.
• Aproximativ 90 la sută din tot metalul care este rafinat astăzi este fier, potrivit Royal Society of Chemistry.
• Fierul este o componentă crucială a unei clase de meteoriți cunoscută sub numele de siderite, potrivit Los Alamos National Laboratory.
• Un stâlp de fier datând din jurul anului 400 d.Hr. se află și astăzi în Delhi, India, potrivit Los Alamos National Laboratory. Stâlpul are o înălțime de aproximativ 7,25 metri (23,75 picioare) și măsoară 40 de centimetri (15,75 inci) în diametru. În ciuda faptului că a fost expus la condițiile meteorologice, pilonul nu s-a corodat prea mult datorită compoziției sale unice de metale.
• Exemple de alimente bogate în fier sunt carnea, cum ar fi carnea de vită, curcan, pui și porc; fructele de mare, cum ar fi creveții, scoicile, stridiile și tonul; legumele, cum ar fi spanacul, mazărea, broccoli, cartofii dulci și fasolea verde; pâinea și cerealele, cum ar fi cerealele din tărâțe, pâinea integrală și orezul îmbogățit; alte alimente, cum ar fi fasolea, lintea, pasta de tomate, tofu și melasa, potrivit Crucii Roșii Americane.
• Suprafața planetei Marte este roșie din cauza cantității mari de oxid de fier (rugină) de pe suprafața sa, potrivit Nature. Marte are mai mult de două ori mai mult oxid de fier în crusta sa decât Pământul.
• Nucleul interior solid și cel exterior lichid al Pământului sunt compuse în principal din fier (aproximativ 85% și, respectiv, 80% în greutate). Curentul electric generat de fierul lichid creează câmpul magnetic care protejează Pământul, potrivit NASA. Fierul se găsește, de asemenea, în nucleele tuturor planetelor din Sistemul Solar.
• Fierul este cel mai greu element format în nucleele stelelor, potrivit JPL. Elementele mai grele decât fierul pot fi create doar atunci când stelele cu masă mare explodează (supernove).
• Numele latin al fierului este ferrum, de unde provine simbolul său atomic, Fe.
• Cuvântul fier provine dintr-un cuvânt anglo-saxon, iren. Cuvântul fier este posibil să fie derivat din cuvinte anterioare care înseamnă „metal sfânt”, deoarece a fost folosit la fabricarea săbiilor folosite în cruciade, potrivit WebElements.

Cercetări actuale

Fierul a fost subiectul a numeroase studii medicale, dintre care unele arată că nivelurile ridicate de fier în sânge pot fi de fapt legate de un risc crescut de probleme cardiovasculare. „Există unele cercetări care sugerează că persoanele care au mai multă feritină în sistemul sanguin și markeri ai unui nivel mai ridicat de fier în organism ar putea fi mai expuse riscului în ceea ce privește unele boli cardiovasculare”, a declarat Judith Wylie-Rosett, profesor la departamentul de epidemiologie și sănătate a populației și la departamentul de medicină de la Colegiul de Medicină Albert Einstein al Universității Yeshiva din New York. „Și nu este clar dacă acest lucru cauzează riscul sau este un biomarker pentru altceva care se întâmplă”, a declarat Wylie-Rosett pentru Live Science. (Ferritina este un tip de proteină care stochează fierul, în timp ce testul de feritină măsoară cantitatea de fier din sânge).

Într-un studiu efectuat pe mai mult de 1.900 de bărbați finlandezi cu vârste cuprinse între 42 și 60 de ani, publicat în 1992 în revista Circulation, cercetătorii au găsit o legătură între nivelurile ridicate de fier și riscul crescut de atac de cord. Într-un studiu mai recent, publicat online în ianuarie 2014 în Journal of Nutrition, cercetătorii au descoperit că fierul heme, care se găsește în carne, a crescut riscul de boală coronariană cu 57%, dar nu s-a găsit o astfel de asociere între fierul non-heme și riscul de boală coronariană.

În mod interesant, cercetări recente au legat, de asemenea, acumularea de fier în creier de boala Alzheimer. Într-un studiu publicat în august 2013 în Journal of Alzheimer’s Disease, cercetătorii au descoperit că cantitatea de fier din hipocampus – o zonă a creierului asociată cu formarea amintirilor – a fost crescută și asociată cu leziuni tisulare în zona hipocampusului la persoanele cu boala Alzheimer, dar nu și la persoanele în vârstă sănătoase.

„Acumularea de fier în creier poate fi influențată de modificarea factorilor de mediu, cum ar fi cantitatea de carne roșie și de suplimente alimentare cu fier pe care o consumăm și, la femei, efectuarea de histerectomii înainte de menopauză”, a declarat autorul studiului, dr. George Bartzokis, profesor de psihiatrie la Semel Institute for Neuroscience and Human Behavior de la UCLA, a declarat într-un comunicat.

Deficiențele de fier au fost, de asemenea, legate de depresie, potrivit unui studiu din 2017 publicat în Journal of Psychiatric Research de către un grup de cercetători australieni care au încercat să găsească o legătură între genetică, nivelul de fier și depresie, în special în cazul adolescenților. Cercetătorii au descoperit că, deși există o legătură între nivelurile de fier din sânge și măsura depresiei, nu există dovezi pentru o relație genetică între cele două. Cercetătorii au folosit datele disponibile din studiile cu gemeni și au analizat o varietate de factori în timp ce au comparat gemenii adolescenți cu gemenii adulți. Legătura dintre nivelurile de fier și depresie este cel mai probabil să fie observată în perioadele de timp în care organismul are nevoie de cantități mai mari de fier, cum ar fi în timpul perioadelor de creștere.

Un articol din 2017 publicat în European Journal of Nutrition de către un grup de cercetare din Iran a descris un studiu în care au fost administrate suplimente de fier unor mame noi, neanemice, cu depresie postpartum (PPD). Un grup de 70 de femei a început studiul dublu-orb la o săptămână după ce a născut, iar simptomele PPD au fost comparate șase săptămâni mai târziu. Grupul care a luat suplimentul de fier a înregistrat o îmbunătățire semnificativ mai mare a simptomelor PPD decât grupul care a luat placebo.

Raport suplimentar de Rachel Ross, Live Science Contributor

.