آهن عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نشان Fe و عدد اتمی 26 وجود دارد. آهن فلزی است که در گروه 8 و دوره 4 جدول تناوبی قرار دارد.
خصوصیات قابل توجه:
جرم یک اتم معمولی آهن 56 برابر جرم یک اتم معمولی هیدروژن می باشد.عقیده بر این است که آهن دهمین عنصر فراوان در جهان است.Fe مخفف واژه لاتین ferrumبرای آهن می باشد.
این فلز از سنگ معدن آهن استخراج می شود و به ندرت به حالت آزاد ( عنصری) یافت می گردد.برای تهیه آهن عنصری ، باید ناخالصیهای آن با روش کاهش شیمیایی از بین برود.آهن برای تولید فولاد بکار می رود که عنصر نیست بلکه یک آلیاژ و مخلوطی است از فلزات متفاوت ( و تعدادی غیر فلز بخصوص کربن).
هسته اتمهای آهن دارای بیشترین نیروی همگیر در هر نوکلئون هستند بنابراین آهن با روش همجوشی ، سنگین ترین و با روش شکافت اتمی ، سبکترین عنصری است که بصورت گرمازایی تولید می شود.وقتی یک ستاره که دارای جرم کافی می باشد چنین کاری انجام دهد ، دیگر قادر به تولید انرژی در هسته اش نبوده و یک ابراختر پدید می آید.
آهن رایج ترین فلز در جهان به حساب می آید.
الگوهای جهان شناختی با یک جهان باز پیش بینی زمانی را می کند که در نتیجه واکنشهای همجوشی و شکافت آهسته ، همه چیز به آهن تبدیل خواهد شد.
کاربردهــــــــــا :
کاربردآهن از تمامی فلزات بیشتراست و 95 درصد تناژکل فلزات تولید شده در سراسر جهان را تشکیل می دهد.قیمت ارزان و مقاومت بالای ترکیب آن استفاده از آنرا بخصوص در اتومبیلها ، بدنه کشتی های بزرگ و ساختمانها اجتناب ناپذیر می کند.فولاد معروف ترین آلیاژآهن است و تعدادی از گونه های آهن به شرح زیر می باشد:
• آهن خام که دارای 5%-4% کربن و مقادیر متفاوتی ناخالصی از قبیل گوگرد، سیلیکن و فسفر است و اهمیت آن فقط به این علت است که در مرحله میانی مسیر سنگ آهن تا چدن و فولاد قرار دارد.
• چدن شامل 5/3%-2% کربن و مقدار کمی منگنز می باشد.ناخالصی های موجود در آهن خام مثل گوگرد و فسفر که خصوصیات آنرا تحت تاثیر منفی قرار می دهد ، در چدن تا حد قابل قبولی کاهش می یابند.نقطه ذوب چدن بین k 1470-1420 می باشد که از هر دو ترکیب اصلی آن کمتر است و آنرا به اولین محصول ذوب شده پس از گرم شدن همزمان کربن و آهن تبدیل می کند.چدن بسیار محکم ، سخت و شکننده می باشد .چدن مورد استفاده حتی چدن گرمای سفید موجب شکستن اجسام می شود.
• فولاد کربن شامل 5/1% - 5/0% کربن و مقادیر کم منگنز ، گوگرد، فسفر و سیلیکن است.
• آهن ورزیده ( آهن نرم) دارای کمتر از 5/0% کربن می باشد و محصولی محکم و چکش خوار است اما به اندازه آهن خام گدازپذیر نیست.حاوی مقادیر بسیار کمی کربن است ( چند دهم درصد).اگر یک لبه آن تیز شود به سرعت تیزی خود را از دست می دهد.
• فولادهای آلیاژ که حاوی مقادیر متفاوتی کربن بعلاوه فلزات دیگر مانند کروم ، وانادیم ، مولیبدونم ، نیکل ، تنگستن و ... می باشد.
• اکسیدهای آهن برای ساخت ذخیره مغناطیسی در کامپیوتر مورد استفاده قرار می گیرند.آنها اغلب با ترکیبات دیگری مخلوط شده و خصوصیات مغناطیسی خود رابصورت محلول هم حفظ می کنند.
تاریخچـــــه :
اولین نشانه های استفاده از آهن به زمان سومریان و مصریان بر می گردد که تقریبا" 4000 سال قبل از میلاد با آهن کشف شده از شهاب سنگها اقلام کوچکی مثل سر نیزه و زیور آلات می ساختند.
از 2000 تا 3000 سال قبل از میلاد تعداد فزاینده ای از اشیاء ساخته شده با آهن مذاب (فقدان نیکل ، این محصولات را از آهن شهاب سنگی متمایز می کند) در بین النهرین ، آسیای صغیر و مصر به چشم می خورد.اما ظاهرا" تنها در تشریفات از آهن استفاده می شد و آهن فلزی گرانبها حتی باارزش تر از طلا به حساب می امد.بر اساس تعدادی از منابع آهن ( به مرجع چه عاملی عصر آهن را بوجود آورد؟ مراجعه کنید.) بعنوان یک محصول جانبی از تصفیه مس تولید می شده - مثل آهن اسفنجی – و بوسیله متالوژی آن زمان قابل تولید مجدد نبوده است.از 1600 تا 1200 قبل از میلاد در خاورمیانه بطور روز افزون از آین فلز استفاده می شده اما جایگزین کابرد برنز در آن زمان نشد.
تبر آهنی متعلق به عصر آهن سوئد در گاتلند سوئد یافت شده است
از قرن 10 تا 12 در خاور میانه یک جابجایی سریع درتبدیل ابزار و سلاحهای برنزی به آهنی صورت گرفت.عامل مهم در این جابجائی ،آغاز ناگهانی تکنولوژیهای پیشرفته کار با آهن نبود بلکه عامل اصلی، مختل شدن تامین قلع بود.این دوره جابجایی که در زمانهای مختلف و در نقاط مختلفی از جهان رخ داد دوره ای از تمدن بنام عصر آهن را بوجود آورد.
همزمان با جایگزینی آهن به جای برنز فرآیند کربوریزاسیون کشف شد که بوسیله آن به آهن موجود در آن زمان ، کربن اضافه می کردند.آهن را بصورت اسفنجی که مخلوطی از آهن و سرباره به همراه مقداری کربن یا کاربید است بازیافت کردند سپس سرباره آنرا با چکش کاری جدا نموده ومحتوی کربن را اکسیده می کردند تا بدین طریق آهن نرم تولید کنند.مردم خاور میانه دریافتند که با حرارت دادن طولانی مدت آهن نرم در لایه ای از ذغال و آب دادن آن در آب یا روغن می توان محصولی بسیار محکم تر بدست آورد.محصول حاصله که دارای سطح فولادی است از برنزی که قبلا" کاربرد داشت محکمتر و مقاوم تر بود.
در چین نیز اولین بار از آهن شهاب سنگی استفاده شد و اولین شواهد باستان شناسی برای اقلام ساخته شده با آهن نرم در شمال شرقی نزدیک Xinjiang مربوط به قرن 8 قبل از میلاد بدست آمده است.این وسایل از آهن نرم و با همان روش خاور میانه و اروپا ساخته شده بودند و گمان می رفت که برای مردم غیر چینی هم ارسال می کردند.
در سالهای آخر پادشاهی سلسله ژو( حدود 550 قبل از میلاد) به سبب پیشرفت زیاد تکنولوژی کوره ، قابلیت تولید آهن جدیدی بوجود آمد.ساخت کوره های بلندی که توانایی حرارتهای بالای k 1300 را داشت موجب تولید آهن خام یا چدن توسط چینِی ها شد.اگر سنگ معدن آهن را با کربن k 1470-1420 حرارت دهیم مایع مذابی بدست می آید که آلیاژی با 5/96% آهن و 5/53% کربن است.این محصول محکم را می توان به شکلهای ریز و ظریفی در آورد اما برای استفاده ، بسیار شکننده می باشند مگر آنکه بیشتر کربن آنرا از بین ببرند. از زمان سلسله ژو به بعد اکثر تولیدات آهن در چین به شکل چدن است.با این همه آهن بعنوان یک محصول عادی که برای صدها سال مورد استفاده کشاورزان قرار گرفته باقی ماند و تا زمان سلسله شین ( حدود 221 قبل از میلاد) عظمت چین را واقعا" تحت تاثیر قرار نداد.
شامل 11 صفحه word
دانلود تحقیق عنصر آهن
