Grundämne · referensblad

26Fe

Järn

Järn (Fe) är grundämne 26, en övergångsmetall i period 4 och grupp 8. d-elektronerna möjliggör flera oxidationstal och magnetiska egenskaper; i praktiken är järn framför allt känt som grunden för stål.

Atomnummer26

Standardatomvikt55.845(2)

Grupp8

Period4

Blockd

Elektronkonfiguration[Ar] 3d6 4s2

Elektronstruktur

Vad styr kemin?

I övergångsmetaller ligger energierna för d- och s-elektroner nära varandra. Det möjliggör flera oxidationstal, komplexa joner, magnetiska egenskaper och katalytisk aktivitet.

För järn måste konfigurationen [Ar] 3d6 4s2 läsas tillsammans med oxidationstalet. När elektroner avlägsnas eller delas ändras d-orbitalernas beläggning, vilket kan påverka färg, magnetism, bindning och reaktivitet.

Kemiska former

Föreningar, joner och material

Järn bildar bland annat oxider, sulfider, halider och komplexa joner. Oxidationstalen +2 och +3 är särskilt vanliga, och metalliskt järn är grunden för stål och gjutjärn.

Fysikaliskt beteende

Tillstånd och fasövergångar

Referenstillståndet vid rumstemperatur är fast ämne. Den angivna densiteten är 7.874 g/cm³. Smältpunkten anges till 1 811 K (1 538 °C). Kokpunkten anges till 3 134 K (2 861 °C). Tryck, renhet, allotropi och kristallstruktur kan påverka uppmätta fysikaliska värden.

Förekomst och användning

Var järn finns och används

Järn används framför allt genom stål och gjutjärn i byggnader, maskiner, transporter och verktyg. I levande organismer är järn också viktigt bland annat i hemoglobin och andra järnhaltiga proteiner.

I praktiken

Konkreta användningar

Metallurgi och stål

Järn används eller studeras inom metallurgi och stål. Den relevanta egenskapen beror på kemisk form, sammansättning och det material eller den process där grundämnet ingår.

Byggande

Järn används eller studeras inom byggande. Den relevanta egenskapen beror på kemisk form, sammansättning och det material eller den process där grundämnet ingår.

Biologi

Järn används eller studeras inom biologi. Den relevanta egenskapen beror på kemisk form, sammansättning och det material eller den process där grundämnet ingår.

Plats i periodiska systemet

Vad grannarna visar

Järn ligger i period 4, grupp 8 och d-blocket. Det visade grannskapet omfattar bland annat Mangan, Kobolt, Teknetium, Rutenium. Jämförelser med dessa grundämnen gör det lättare att följa trender i atomstorlek, jonisationsenergi, elektronegativitet och bindning.

Referensdata

Fysikaliska och atomära egenskaper

Klassificeringövergångsmetall

Aggregationstillstånd vid rumstemperaturfast ämne

Elektronskal2 · 8 · 14 · 2

Densitet7.874 g/cm³

Smältpunkt1 811 K (1 538 °C)

Kokpunkt3 134 K (2 861 °C)

Pauling-elektronegativitet1.83

Första jonisationsenergi762.5 kJ/mol

Elektronaffinitet14.79 kJ/mol

Värdena beskriver grundämnet eller den neutrala atomen där det är relevant. Fysikaliska data kan bero på allotropi, tryck, renhet och mätförhållanden.

Historia

Upptäckt och identifiering

Järn eller material som innehåller grundämnet var kända redan i antiken, långt före den moderna kemin. Tidig materialanvändning, kemisk identifiering och den senare definitionen genom atomnummer är olika historiska steg.

Isotoper

Hur isotopsammansättningen påverkar talen

Standardatomvikten är 55.845(2). Värdet beskriver den naturliga isotopsammansättningen i terrestert material och är inte massan hos en enda bestämd atom.

Järn har minst en stabil isotop. Isotoper har samma antal protoner och är därför samma grundämne, men de har olika antal neutroner och olika atommassa.

Säkerhet

Hantering och exponering

Risken med järn beror på kemisk form, dos och exponeringsväg. Grundämnet, dess joner och dess föreningar kan ha mycket olika biologiska och miljömässiga effekter; säkerhetsdata måste därför bedömas för det konkreta ämnet.