Raud (0)

Maikel Jätsa
Raud
Referaat
Õpperühm: TÖ11
Juhendaja : V. Sillaste
Tallinn 2011
Ferrum
Raud asub perioodilisusüteemis VIII B rühmas ja neljandas reas. Aatommass on 55,847amü, raua aatomi tuumas on 26 prootonit, ja 56-26=30 neutronit,elektronide koguarv elektronkattes on võrdne prootonite arvuga ehk 26. Raud on neljanda perioodi element, järelikult asuvad tema elektronkatte 26 elektroni neljal elektronkihil Fe : +26/2)8)14)2) – väliskihil asub 2 elektroni. Eleketronvalem: 1s22s22p63s23p64s23d6. Raual on muutuv oksüdatsiooniaste, II ja III. Raua massisisaldus maakoores on 6%,. Suurimad rauamaagivarud asuvad venemaal Kurskis magneetilise anomaalia piirkonnas.
Tähtsamad ühendid:

• Raudvitriol(FeSO4 x 7 H2O) on kristalliline raudsulfaat, mis on helerohelise värvusega suhteliselt püsiv ühend. Vaid vesilahuses oksüdeerub aeglaselt õhuhapniku toimel.Teda saadakse enamasti raua reageerimisel lahjendatud väävelhappega
  
• FeCl3 on pruunika värvusega kristalne , väga hügroskoopne (seob kergesti vett) ühend. Ta on kõige levinumaks raud(III)soolaks. Teda kasutatakse joogivee puhastamiseks , aga ka meditsiinis väiksemate haavade ja ninaverejooksude peatamiseks (3-5% lahust).
  
• Teras - Rauamaaki töödeldakse malmiks kõrgahjudes , erilistes konverterites vähendatakse malmist süsiniku ja teiste lisandite sisaldust ning saadakse teras. Teras on sulam, mille põhikomponent on raud ning mis muude elementide(väävel,  fosfor  jne) kõrval sisaldab kuni 2,14% süsinikku.
  

Raua saamise viisid:

• „Rauda kukub taevast“- ehk raudmeteoriidid , antiikajal kasutati rauda, mis on saadud raudmeteoriitidelt. Vana-Egiptuse keelest tõlgituna on raua tähenduseks taevane päritolu. Mesopotaamias taevane tuli. Meteoriitiditelt pärit rauda on aga raskem töödelda kui tavalist rauda, kuna nikli sisaldus on selles suurem.
  
• Bakterid toodavad rauda – Niitjad rauabakterid, kes elavad veekogudes, kus on rikkalikult raud(II)ühendeid, peamiselt raudvesinikkarbonaati. Rauabakterid on looduses väga levinud, nad moodustavad üle poole veekogude bakterplanktonist ja kuni 20% mulla mikrofloorast. Tihti esineb rauabakterite kolooniaid veevärgi torudes, kus nad moodustavad toru pinnale limase kihi ja võivad põhjustada isegi toru ummistust. Elutegevuse käigus oksüdeerivad nad raud(II) ühendeid raud(III) ühenditeks ning kasutavad seejuures reaktsioonil vabanevat energiat. On välja arvutatud, et ühe grammi orgaaniliste ühendite sünteesil protoplasmasse tekitavad bakterid 428g raud(III) hüdroksiidi. Bakterite heitainetest ja surnud bakterite kehadest moodustuvad soorauamaak ja järverauamaak.
  
• Eestis toodeti rauda soorauamaagist, kus soorauamaak peenestatakse, kuivatatakse, segatakse puusöega, räbustiks võeti lubjakivi , õhku pumbati koldesse lõõtsaga. Saadud käsnrauda oli võimalik hilisema tagumise ja kuumutamisega töödelda tarbeesemeteks.
  

Raua füüsikalised omadused:

• Raud on hõbevalge keskmise kõvadusega tahke metall
  
• Raua tihedus on 7874kg/m3
  
• Sulamistemperatuur on 1538°C
  
• Raud kuulub ferromagneetikute hulka, kõrgel temperatuuril kaotavad metallid enda magneetilisuse u794°C, kus rauakristalli struktuuris toimuvad muudatused, alfa raud läheb üle beeta rauaks ja magneetilised omadused kaovad.
  
• Raud on plastiline, temperatuuri abil on seda on võimalik valtsida ning sepistada
  
• Raud on hea soojus - ja elektrijuht
  
• Raud on keskmise aktiivsusega metall(asub metallide pingerea keskel). Kuivas õhus ta hapnikuga ei reageeri, kuid niiskuses kattub kergesti roostekihiga. Mida lisanditevabam on metall, seda püsivam on ta korrosiooni suhtes
  

Füsioloogilised toimed:

• Täiskasvanu organismis on keskmiselt 3,5g rauda. Raud on kontsentreeritud verre, nii plasmasse kui rakkudessee, kus seda leidub ligi 5 korda enam kui nt kaltsiumi. Punaste vereliblede koostisesse kuulub hemoglobiin, mis kannab sissehingatud hapniku kopsudest üle kogu organismi laiali. Hemoglobiin on keeruka ehitusega valk, mille rauda sisaldavat osakest nimetatakse heemiks. Heemis on rauda vaid 0.35% aga rauast tingituna on tal väga unikaalsed omadused: ta seob õhuhapinku ja kannab seda sinna kuhu vaja. Raud kuulub juuksevärvi määravate pigmentide koostisesse, kõige rauarikkamad on punakad juuksed. Organism täiendab oma rauavarusid peamiselt lihatoidust- loomsetest valkudest, rauarikkad on ka oad, kruubid , rosinad, õunad, spinat jne, kuid nendes olev raud pole nii hästi omastatav kui loomsetest valkudest. Näiteks nisus ja juurviljades sisalduvast rauast omastab inimorganism vaid 2-8%, aga lihas ja kalas olevast rauast aga 15-20%.Päevane rauavajadus sõltub east ja soost. Naiste rauakadu on suurem kui meestel, seega vajavad naised päevas 1,3-2,5mg rauda, mehed aga 0,9-1,2mg. Kui me vajalikku rauakogust ei saa, siis kasutatakse hemoglobiini moodustamiseks esmalt ära maksas sisalduv raud.
  

Keskkonnamõjud

• Magnetvesi - sisaldab rauda ja tänu sellele on võimalik desinfitseerida vett, nt jõevee läbijuhtimisel magnetväljast hukkuvad koolera -, düsenteeria- jt haiguste pisikud, umbes 90%bakteritest hävib.
  
• Rauavaeses mullas ei kasva taimed hästi, taimete lehed on kahvatud ja pleekinud, ehk tekib kloroos. Kloroosi korral pidurdub vitamiinide moodustumine ja klorfülli süntees. Kloroos võib tekkida ka mitte nii rauavaeses mullas, vaid võib juhtuda, et mullas olev raud esineb ühenditena, millest taimed pole võimelised rauda kätte saama. Et taimed mullast rauda kätte saaksid tuleb mulda viia kompleks ühendeid, mis muudavad lahustumatud rauaühendid taimedele omastatavaks
  

Kasutamine
Peamiselt kasutatakse ehituses ja masinaehituses, kus raud on erinevate sulamite (teras, malm , roostevaba teras jt. legeeritud terased) peamiseks koostisosaks.
Elektrigeneraatoritest kuni raudnaeladeni, raua kasutusalad on väga laiad .
Keemilised omadused

• Raud on keskmise keemilise aktiivsusega metall. Raua aatomi väliskihil on kaks elektroni ja eelmise kihi välisel alakihil kuus elektroni. Selle alakihi stabiilne olek on viis või kümme elektroni. Stabiilse oleku saavutamiseks loovutab raua aatom väliskihi kaks ja eelmise kihi ühe elektroni – seega kokku kolm elektroni ja muutub raud(III) iooniks (Fe3+).
  
•  Õhu käes kattub raud oksiidide kihiga, mis koosneb põhiliselt raud(III) oksiidist Fe2O3 , raua kuumutamisel kuivas õhus tekib tema pinnale musta värvi Fe3O4 . Seda nimetatakse rauatagiks. Fe3O4 kiht on küllalt tihe ja kaitseb rauda roostetamise eest palju paremini kui Fe2O3 kiht.