De la a fi un element esențial de construcție din oțel până la plantele hrănitoare și a ajuta la transportarea oxigenului în sânge - fierul este întotdeauna ocupat ajutând la susținerea vieții pe Pământ.

fier

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

Nouăzeci la sută din tot metalul rafinat în zilele noastre este fier, potrivit Societății Regale de Chimie. Cea mai mare parte este utilizată pentru fabricarea oțelului - un aliaj de fier și carbon - care este la rândul său utilizat în fabricare și inginerie civilă, de exemplu, pentru fabricarea betonului armat. Oțelul inoxidabil, care conține cel puțin 10,5% crom, este foarte rezistent la coroziune. Se folosește în tacâmuri de bucătărie, electrocasnice și vase de gătit, precum tigăi și tigaie din oțel inoxidabil. Adăugarea altor elemente poate oferi oțelului cu alte calități utile. De exemplu, nichelul își mărește durabilitatea și îl face mai rezistent la căldură și acizi; manganul îl face mai durabil, în timp ce tungstenul îl ajută să mențină duritatea la temperaturi ridicate, potrivit Jefferson Lab.

Doar faptele

  • Număr atomic (numărul de protoni din nucleu): 26
  • Simbol atomic (pe tabelul periodic al elementelor): Fe
  • Greutatea atomică (masa medie a atomului): 55,845
  • Densitate: 7.874 grame pe centimetru cub
  • Faza la temperatura camerei: solidă
  • Punct de topire: 2.800,4 grade Fahrenheit (1.538 grade Celsius)
  • Punct de fierbere: 2.861 C (5.181,8 F)
  • Număr de izotopi (atomi ai aceluiași element cu un număr diferit de neutroni): (includeți câți sunt izotopi stabili): 33 Izotopi stabili: 4
  • Cele mai comune izotopi: Iron-56 (abundență naturală: 91.754 la sută)
(Credit imagine: Greg Robson/Creative Commons, Andrei Marincas Shutterstock)

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 fieruri cunoscute de oameni au căzut literalmente din cer. Într-un studiu publicat în 2013 în Jurnalul de Științe Arheologice, cercetătorii au examinat vechile mărgele de fier egiptene care datează în jurul anului 3200 î.e.n. și au constatat că erau făcute din meteoriți de fier. Vechiul Testament din Biblie menționează, de asemenea, fierul de mai multe ori, potrivit Laboratorului Național Los Alamos.

Fierul se obține în principal din minerale hematit și magnetit. În grade mai mici, poate fi obținut și din mineralele taconit, limonit și siderit, potrivit Jefferson Lab. Fierul are patru forme alotrope diferite, ceea ce înseamnă că are patru forme structurale diferite în care atomii se leagă în modele diferite, potrivit Laboratorului Național Los Alamos. Aceste forme sunt numite ferite, cunoscute sub numele de alfa (care este magnetic), beta, gamma și omega.

Fierul este un nutrient important în dieta noastră. Deficitul de fier, cel mai frecvent deficit nutritiv, 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 Centrelor pentru Controlul și Prevenirea Bolilor. Femeile care au deficit de fier în timpul sarcinii prezintă un risc crescut de a avea copii mici și mici, avertizează CDC.

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

Cine stia?

  • Sângele este roșu din cauza interacțiunii dintre fier și oxigen, potrivit Universității din California, Santa Barbara. Sângele arată roșu din cauza 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 coloană uriașă de apă bogată în fier care emană din orificiile 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 absorbția excesului de dioxid de carbon. Dar un studiu publicat online în noiembrie 2010 în Proceedings of the National Academy of Sciences a constatat că s-ar putea să nu fie o idee atât de bună, întrucât tot acest fier suplimentar ar putea declanșa de fapt creșterea algelor producătoare de toxine care contribuie la contaminarea mediului marin. animale sălbatice.
  • Aproximativ 90% din tot metalul rafinat astăzi este fier, potrivit Societății Regale de Chimie.
  • Fierul este o componentă crucială a unei clase de meteorite cunoscute sub numele de siderite, potrivit Laboratorului Național Los Alamos.
  • Un stâlp de fier datând din anul A.D. 400 sunt încă în prezent în Delhi, India, potrivit Laboratorului Național Los Alamos. Stâlpul are o înălțime de aproximativ 23,75 picioare (7,25 metri) și are un diametru de 40 de centimetri. În ciuda faptului că a fost expus condițiilor meteorologice, stâlpul nu s-a corodat prea mult datorită compoziției sale unice de metale.
  • Exemple de alimente bogate în fier includ carnea, cum ar fi carnea de vită, curcanul, puiul și carnea de porc; fructe de mare, precum creveți, scoici, stridii și ton; legume, cum ar fi spanacul, mazărea, broccoli, cartofii dulci și fasolea; pâine și cereale, cum ar fi cereale din tărâțe, pâine integrală din grâu și orez îmbogățit; alte alimente, precum fasole, linte, pastă de roșii, tofu și melasă, conform Crucii Roșii Americane.
  • Suprafața lui Marte este roșie datorită unei cantități mari de oxid de fier (rugină) pe suprafața sa, potrivit Nature. Marte are mai mult de două ori mai mult oxid de fier în crusta sa decât Pământul.
  • Miezurile solide interioare și exterioare lichide ale Pământului sunt compuse în principal din fier (aproximativ 85 la sută și respectiv 80 la sută în greutate). Curentul electric generat de fierul lichid creează câmpul magnetic care protejează Pământul, potrivit NASA. Fierul se găsește și în nucleele tuturor planetelor din sistemul solar.
  • Fierul este cel mai greu element format în miezurile stelelor, conform JPL. Elementele mai grele decât fierul pot fi create numai atunci când explodează stele cu masă mare (supernove).
  • Denumirea latină pentru fier este ferrum, care este sursa simbolului său atomic, Fe.
  • Cuvântul fier provine dintr-un cuvânt anglo-saxon, iren. Cuvântul fier este probabil derivat din cuvintele anterioare care înseamnă „metal sfânt”, deoarece a fost folosit pentru a face săbiile folosite în cruciade, potrivit WebElements.

Cercetări actuale

Fierul a făcut obiectul a numeroase studii medicale, dintre care unele arată că nivelurile ridicate de fier din 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 de fier mai ridicat în organism pot fi mai expuși riscului în ceea ce privește unele boli cardiovasculare”, a declarat Judith Wylie-Rosett, profesor la Departamentul de Epidemiologie și sănătatea populației și departamentul de medicină de la Colegiul de Medicină Albert Einstein de la Universitatea Yeshiva din New York. "Și dacă acest lucru cauzează riscul sau acesta este un biomarker pentru altceva care se întâmplă nu este clar", a spus Wylie-Rosett pentru Live Science. (Ferritina este un tip de proteină care stochează fierul, în timp ce testul feritinei măsoară cantitatea de fier din sânge.)

Într-un studiu realizat pe mai mult de 1.900 de bărbați finlandezi cu vârste cuprinse între 42 și 60 de ani, publicat în 1992, publicat în revista Circulation, cercetătorii au descoperit o legătură între nivelurile ridicate de fier și riscul crescut de infarct. Într-un studiu mai recent, publicat online în ianuarie 2014 în Journal of Nutrition, cercetătorii au descoperit că fierul hem, găsit în carne, a crescut riscul de boli coronariene cu 57%, dar nu s-a găsit o astfel de asociere între fierul non-hem și riscul bolilor coronariene.

Interesant, cercetările recente au legat, de asemenea, acumularea de fier în creier de boala Alzheimer. Într-un studiu publicat în august 2013 în Journal of Alzheimer Disease, cercetătorii au descoperit că cantitatea de fier din hipocampus - o zonă a creierului asociată cu formarea amintirilor - a fost crescută și asociată cu deteriorarea țesuturilor din zona hipocampului la oamenii cu boala Alzheimer, dar nu și la persoanele în vârstă sănătoase.

„Acumularea de fier în creier poate fi influențată de modificarea factorilor de mediu, precum cantitatea de carne roșie și fier suplimentele alimentare pe care le consumăm și, la femei, având histerectomii înainte de menopauză”, autorul studiului Dr. George Bartzokis, profesor de psihiatrie la Institutul Semel pentru Neuroștiințe și Comportament Uman 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 un grup de cercetători australieni care încercau să găsească o legătură între genetică, nivelurile de fier și depresie, în special cu adolescenții. Cercetătorii au descoperit că, deși există o legătură între nivelurile de fier din sânge și o măsură a depresiei, nu există dovezi pentru o relație genetică între cele două. Cercetătorii au folosit datele disponibile din studii gemene și au analizat o varietate de factori, comparând în același timp gemenii adolescenți cu gemenii adulți. Legătura dintre nivelurile de fier și depresie este cel mai probabil observată în perioadele de timp în care corpul necesită cantități mai mari de fier, cum ar fi în timpul creșterilor.

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

Raportare suplimentară de Rachel Ross, Live Science Contributor