Занимательно о железе

Мезенин Н.А.

Металлургия, 1977 г.

Железо всюду

В XIX в. француз Мери сделал сенсационное открытие — обнаружил железо в крови человека. Несведущие в медицине люди были поражены сообщением Мери. Кто-то даже предложил чеканить медали из железа крови знаменитых людей для увековечивания их памяти.

В истории медицины известен такой печальный случай. Один студент-химик решил подарить своей возлюбленной кольцо, сделанное из железа собственной крови. Выпуская время от времени кровь, он получил соединение, из которого химическим путем-выделял железо. Юноша погиб от наступившего малокровия. Он так и не собрал нужного количества железа для изготовления кольца. Бедняга и не знал, что общее содержание железа в крови взрослого человека невелико и составляет в среднем 3—4 г, чего хватит разве что на два сапожных гвоздика.

Входя в состав гемоглобина,- железо определяет красную окраску этого вещества и, следовательно, цвет крови человека и животных. железо необходимо каждому из нас, поскольку оно участвует во всех окислительно - восстановительных процессах, происходящих в организме.

Железо поступает в организм с продуктами питания главным образом в виде животных белков. В день из организма выделяется 1 мг железа, столько же должно поступить. Однако   организм   усваивает   обычно не более одной десятой от принятого с пищей железа. Следовательно, суточная норма пищи должна содержать не менее 10—15 мг этого элемента.

Развитию железодефицитных анемий, в частности, способствует нерациональное питание: слишком долгое соблюдение щадящей диеты, увлечение «модными» разгрузочными днями, пристрастие исключительно к молочной пище, не всегда обоснованное ограничение мяса, яиц, овощей и фруктов.

Если обнаружен дефицит железа, восстановить его баланс можно, если правильно подбирать продукты питания.

Больше всего железа содержат печень, творог, дыни, яблоки, слива, абрикосы, тыква, томаты, картофель, ржаной хлеб.

На Филиппинах и в Пуэрто-Рико законодательным путем разрешен выпуск риса только с добавкой витаминов и железа. Такой же закон позже приняли в некоторых южных штатах США. Эти изменения приходится вносить из-за несовершенства круп в биохимическом смысле.

Недостаток железа в организме человека необходимо компенсировать лекарственными препаратами, содержащими   соли   органических кислот.

Примером «железного» лекарства можно назвать известную «настойку», для укрепления нервов», предложенную графом А. П. Бестужевым- Рюминым в 1725 г. Препарат поэтому назывался бестужевскими каплями и содержал раствор хлорного железа в смеси спирта с эфиром. На свету эта жидкость обесцвечивается вследствие восстановления FeCl3 в реС1 _ одна из первых фотохимических реакций.

Современная медицина может предложить много различных препаратов, содержащих легкорастворимые соединения железа. При малокровии, упадке сил, после инфекционных заболеваний применяются препараты железа — восстановленное железо, мол очно-кислое закисное железо, углекислое закисное железо с сахаром, сернокислое закисное железо, таблетки Бло, настойку яблочно-кислого железа, железо-аскорбиновую кислоту и др.

В растительном мире роль железа не менее важна. Известно, что 99% живого веса растений составляет углерод, водород, кислород, кальций, магний, сера, железо, азот, фосфор и калий.

За исключением железобактерий, все живые организмы — от растений до человека — связывают вдыхаемый кислород в сложные соединения; в центре молекул этих соединений находится атом металла. Для растений—это атом магния, для животных — атом железа. железо необходимо для образования хлорофилла, который обусловливает усвоение растениями углекислоты воздуха при помощи поглощаемой ими энергии солнечного света. Хотя железо не входит в состав хлорофилла, но без него этот пигмент не образуется.

Недостаток железа в почве вызывает железное голодание растений и заболевание — хлороз. Наиболее чувствительны к недостатку железа плодовые деревья — яблоня, груша, слива, персик, цитрусовые, а также малина, виноград и др. Применение комплексных препаратов, содержащих железо, способствовало существенному увеличению урожая яблок и других культур.

В конце XIX в. немецкий ученый Э. Лидге   опубликовал   исследование

о зависимости произрастания различных пород деревьев от содержания в почвах известных минералов. Э. Лид-ге отмечал, что в прирейнских провинциях залежи железа покрыты преимущественно березовым лесом, тогда как окрестности их, не имеющие железных руд, обрастают дубом, буком и другими породами. Ученый установил зависимость успешного роста известныхпород деревьев от содержания тех или иных минеральных солей в почве.

О зеленых разведчиках земных недр, о растениях-рудознатцах было известно еще раньше. М. В. Ломоносов заметил, что растительность над рудными жилами изменяет свой обычный облик. Использовав «ботаническую формулу» М. В. Ломоносова, геологи открыли месторождения меди в центре Казахстана.

В XVI в. использовали своеобразные геоботанические поисковые признаки на руды. Так, русским послам,

направляющимся в страны Западной Европы, еще при Иване Грозном и позднее часто поручалось наряду с дипломатическими заботами «промыслить трав, которые растут, где бывает серебряная руда».

Поиски руд по растениям теперь изучает специальная наука — биогеохимия. Таких «растений-геологов» известно более 40 видов. Добрым спутником залежей железных руд считают соссюрею, или горькушу — многолетнее травянистое растение, произрастающее в Средней Азии, Сибири, на Дальнем Востоке. Ученые также установили, что зола из листьев березы имеет бурый цвет, если та росла на железорудном месторождении.

Металлы, попадая в растения, выбирают себе различные места. Алюминий чаще всего задерживается в корнях растений, молибден собирается в семенах, железо и марганец проникают в листья и хвою.

Морскую воду иногда называют жидкой рудой: в ней содержится около 80 элементов Если извлечь все железо, растворенное в морской воде, то его придется по 35 т на каждого жителя планеты. Много ли это? Судите

сами: за все существование человечества произведено около 6 т на каждого ныне живущего человека.

И все-таки концентрация растворенного в морской воде железа ничтожна мала. Однако многие морские организмы являются сильными концентраторами химических элементов: если морская вода содержит до 5 -10-6%       железа, то в организмах же

его в 10 000 раз больше.

В чем секрет столь удивительной способности морских организмов извлекать из морской воды различные вещества, ученым пока еще неизвестно.

Как ни велики минеральные ресурсы морской воды, наибольшее внимание ученых и инженеров привлекают сейчас минеральные богатства океанского дна. О богатых железо-марганцевых конкрециях на дне трех главных океанов мира известно еще со времен экспедиции английского корвета «Челенджер» в 1873—1876 гг. В последние годы после изучения возможности промышленной добычи конкреций интерес к ним возрос.

Типы железо-марганцевых отложений разнообразны, начиная с пятен и корок, распространенных повсеместно, включая осколки снарядов морских орудий, на которых слой толщиной нескольких миллиметров нарастает за десятки лет, и кончая гранулами и кусками размером с картофелину или пушечное ядро. Конкреции могут лежать на дне так близко одна от другой, что общая картина напоминает мозаику. Сплошная «мостовая» из кусков на плато Вйейк занимает площадь 5000 км2.

Конкреции образуются в глубоких океанских впадинах, в мелких водах, заливах, морях и даже озерах. В центре обычно какой-либо посторонний материал, например зуб акулы, а вокруг этого ядра образуется конкреция путем нарастания концентрированных колец осадков. Спорен вопрос о происхождении конкреций. До сих пор отсутствуют доказательства участия биологических процессов в образовании их. Химики надеются, что детальное изучение условий формирования конкреций позволит со временем научиться ускорять их рост и сделать процесс их образования управляемым.

Конкреции состоят главным образом    из    гидратированных    окислов

марганца и железа. Они обладают способностью концентрировать из морской воды такие микроэлементы, как кобальт, никель, цинк и свинец.

Считается, что в среднем в состав конкреций со дна Тихого океана входят 24,2% марганца, 14% железа, около процента никеля, полпроцента меди, 0,35% кобальта. Конкреции Атлантического океана содержат в среднем   16,3%   марганца,   17,5%   железа,

...В ЗЕМЛЕ

Относительно происхождения планеты Земля высказываются различные гипотезы, согласно которым первоначально химические элементы были распределены более или менее равномерно. Позже, в ходе длительного и постепенного развития, связанного с изменением температурныхусловий на Земле, произошло распределение химических элементов.Явление рассеяния химических элементов наблюдаются, однако, и сейчас. «Какое бы земное вещество мы не взяли, — писал академик Л. С. Берг, — любой минерал, воду, воздух, — точный анализ показывает, что оно помимо легко определяемых анализомвеществ всегда проникнуто огромным количеством раз розненных, не собранных в молекулы атомов».

Конкреции, содержащие до 20% марганца, 15% железа, по 0,5% никеля, кобальта и меди, имеются в морях, омывающих советскую территорию в Белом море, в северной части Баренцева моря, в Рижском и Финском заливах и в Аральском море.

Несомненно, минеральные подводные богатства станут основой океанской металлургии.

Немецкие исследователи В. и И. Ноддаки показали, что для каждого элемента существует определенная концентрация («концентрация повсеместности»), ниже которой они содержатся во всех минералах. Для железа эта   концентрация   составляет   2,

Химическим составом Земли, законами распространенности и распределения в ней химических элементов, способов сочетания и миграции атомов в ходе природных процессов занимается геохимия.