Geležis

Pagrindinės charakteristikos

Geležis būna 3 alotropinių atmainų, kurios viena nuo kitos skiriasi kristaline struktūra arba magnetinėmis savybėmis: αFe – stabili iki 910 °C temperatūros, γFe – nuo 910 °C iki 1400 °C, Fe – nuo 1400 °C iki 1539 °C.
Iki 769 °C geležis yra feromagnetikas, o kai temperatūra aukštesnė – paramagnetikas. Tai plastiškas metalas, kalus, lengvai štampuojamas ir valcuojamas. Geležis tirpina anglį ir kitas vienines medžiagas, todėl galima gauti įvairių savybių geležies lydinių. Kietasis anglies tirpalas α geležyje vadinamas feritu, γ geležyje – austenitu.
Svarbiausi mineralai magnetitas ir hematitas sudaro geležies rūdos telkinius. Iš geležies rūdos gaunami geležies ir anglies lydiniai – ketus ir plienas. Gryna geležis išgaunama perdirbant rūdą. Nedideliais kiekiais gryna miltelių pavidalo geležis gaunama 300 °C temperatūroje skaidant karbonilą Fe(CO)₅ amoniako terpėje, po to dar redukuojant vandeniliu 500–600 °C temperatūroje. Labai gryna geležis gaunama zoninio lydymo būdu.

Pritaikymas

Geležis ir jos lydiniai yra plačiausiai naudojamas metalas (jie sudaro 95 % visų metalinių gaminių masės). Toks populiarumas susijęs su geležies santykiniu pigumu ir tvirtumu, dėl kurio ją galima panaudoti įvairiose srityse, įskaitant automobilių pramonę, laivų statybą, statybinių konstrukcijų gamybą.
Geležies pagrindu kuriamos naujos medžiagos, atsparios aukštai arba žemai temperatūrai, vakumui ar dideliam slėgiui, agresyvioms aplinkoms, didelėms kintamoms apkrovoms, jonizuojantiems spinduliams.

Istorija

Pirmieji žinomi geležies panaudojimai – Egipto ir Šumerų civilizacijose, kur apie 4000 m. pr. m. e. buvo gaminami smulkūs daiktai (strėlių antgaliai, ornamentai) iš meteoritų liekanų.
Apie 3000-2000 m. pr. m. e. Mesopotamijoje, Egipte naudota lydyta geležis, ne meteoritinės kilmės (nes nerandama nikelio priemaišų). Tačiau geležis tuomet buvo brangesnė už auksą ir naudota tik ceremoniniais tikslais.
Nuo XII iki X a. pr. m. e., Artimuosiuose Rytuose bronzinius įrankius ir ginklus sparčiai keitė geležiniai. Manoma, kad geležies panaudojimą lėmė ne ištobulėjusi geležies perdirbimo technologija, bet alavo stygius. Šiuo pereinamuoju laikotarpiu skirtinguose regionuose skirtingu laiku prasidėjo geležies amžius.
Geležies gavyba baltų teritorijoje pradėta I tūkstantmečio pr. m. e. pabaigoje. O geležies lydymo krosnies liekanų aptikta IV a. Jose geležį lydydavo iš vietinės balų rūdos su medžio anglimis. Lietuvoje daug geležies rūdos randama prie Varėnos.

Biologinė reikšmė

Geležis yra būtina medžiaga visiems gyviems organizmams, išskyrus kai kurias bakterijas. Dažniausiai geležis kaupiama metaloproteinuose, nes grynoje formoje įtakotų laisvųjų radikalų, kurie yra nuodingi organizmui, kūrimąsi.
Geležis yra sudedamoji deguonį pernešančių proteinų (hemoglobinų ir mioglobinų) dalis, taip pat reikalinga kitiems audiniams ir procesams. Žmogaus organizme yra apie 4 gramai šio metalo katijonų.
Per parą suaugusiam vyrui reikia apie 10 mg, moteriai – 15 mg geležies. Paauglystės, nėštumo bei maitinimo krūtimi laikotarpiu šio mineralo poreikis yra didesnis.  Geri geležies šaltiniai yra raudona mėsa, paukštiena, sezamai, moliūgų sėklos, įvairios pupelės, lęšiai, rugiai, lapinės daržovės (sėjamoji gražgarstė, lapiniai kopūstai, špinatai, dilgėlės ir kt.). Sveikas organizmas iš gyvūninės kilmės produktų pasisavina iki 31 % juose esančios geležies, iš augalinių – iki 7,5 %. Esant jos trūkumui pasisavinimas išauga atitinkamai iki 47 % ir 21 %.  Augalinės geležies pasisavinimą iki 6 kartų padidina tuo pat metu su maistu gaunamas vitaminas C, o neigiamą įtaką daro taninai ir fitino rūgštis.  Geležies trūkumas gali būti viena iš anemijos priežasčių.

Geležis organizme

Augaluose – chlorofilo sintezės katalizatorius; gyvūnų organizme – kraujo baltymo hemoglobino sudedamoji dalis, reikalinga O₂ pernešti.