Eisen

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Eisen
Elementsymbol Fe
Ordnungszahl 26
Relative Atommasse 55,845
Aggregatzustand fest
Schmelzpunkt 1538 °C
Siedepunkt 3000 °C

Eisen (lat. ferrum; mhd. isen[1]) ist ein chemisches Element und zählt zu den Übergangsmetallen im Periodensystem, wo es in der 8. Nebengruppe (Eisen-Platin-Gruppe) steht. Es ist nach Sauerstoff, Silizium und Aluminium das vierthäufigste chemische Element in der Erdhülle.

Eisen wird aus Eisenerz (72 % Eisenanteil), Eisenglanz (70 %, → Hämatit), Brauneisen (63 %), Spateisenstein (48 %, → Siderit), Chamosit (36–42 %) und Thurungit (31–35 %) gewonnen,[2] womit nach dem Abbau in einem Hochofen Roheisen produziert wird. Mit dem Roheisen kann Gußeisen hergestellt werden oder Stahl durch Reduzierung des Kohlenstoffgehaltes.

Eigenschaften

Eisen hat ebenso wie Kobalt und Nickel (ferro-)magnetische Eigenschaften. Diese Eigenschaft des Eisens geht jedoch beim Erwärmen spätestens bei Erreichen einer Temperatur von 768 °C verloren. Das durchschnittliche Eisen-Atom hat etwa die 56-fache Masse eines Wasserstoff-Atoms. Eisen ist beständig an trockener Luft, in trockenem Chlor sowie in konzentrierter Schwefelsäure, konzentrierter Salpetersäure und basischen Agenzien (außer heißer Natronlauge) mit einem pH-Wert größer als 9.

Verwendung

Mit rund 95 Prozent Gewichtsanteil an den weltweit genutzten Metallen ist Eisen eines der am häufigsten verwendeten und in der Menschenheitsgeschichte schon sehr früh verwendeten Metalle. Es wird hauptsächlich zur Herstellung von Stahl verwendet, wobei auch andere Metallen wie Chrom, Molybdän, Nickel, Titan und Vanadium zum Einsatz kommen. Bei der Stahlherstellung spielt Kohle nicht nur als Energielieferant, sondern auch als Kohlenstofflieferant zur Erreichung bestimmter Materialeigenschaften eine wichtige Rolle. Der Kohlenstoffgehalt sollte bei Schmiedeeisen höchstens 2 % betragen, kann aber für bestimmte Verwendungszwecke bei Gußeisen auf mehr als 6 % steigen. Mit steigendem Kohlenstoffgehalt sinkt zudem der Schmelzpunkt, er beträgt bei Gußeisen nur noch etwa 1150 °C.

Vorkommen

Eisen macht ca. 4,7 % der Erdrinde aus, kommt jedoch ungebunden nur in sehr geringen Mengen, in Form verstreuter Körner und Klümpchen, in einigen vulkanischen Gesteinen auf. Wahrscheinlich ist es zusammen mit Nickel der Hauptbestandteil des Erdkerns.

Die ersten Vorkommen, die abgebaut wurden, waren Raseneisenstein und offenliegende Erze. Heute wird vor allem 40-prozentiges Magneteisenerz abgebaut. Das wichtigste Mineral zur Eisengewinnung ist Hämatit, welches größtenteils aus Fe2O3 besteht. Die größten Eisenerzvorkommen finden sich in Bändererz-Formationen, die auch als Takonit oder Itabirit bezeichnet werden.

Eisen ist das zehnthäufigste Element im Universum. Die Fusion von Elementen in Sternen endet beim Eisen, da bei der Fusion höherer Elemente keine Energie mehr frei wird, sondern aufgewendet werden muss. Schwerere Elemente entstehen endotherm bei Supernovaexplosionen.

Literatur

Fußnoten

  1. Vergleichbar mit keltisch isara „kräftig“, got. eisarn und aiz, lateinisch aes „Erz“; das Wort scheint Germanen und Kelten gemeinsam gewesen zu sein, die Abstammung von einer gemeinsamen indogermanischen Wurzel ist jedoch nicht sicher geklärt.
  2. Der große Natur- und Landschaftsführer (Gierth, Heiden, Herold, Möhn (Herausgeber), Richter, Liebold, Turian), BRD 1979