الحديد

(.... وَأَنْزَلْنَا الْحَدِيدَ فِيهِ بَأْسٌ شَدِيدٌ وَمَنَافِعُ لِلنَّاسِ ... ) (الحديد: من الآية25)

استخدامات الحديد

معدن الحديد يعتبر حيوي للحياة النباتية والحيوانية. الحديد هو الجزء النشط من جزيء الهيموغلوبين الذي تستخدمه أجسامنا في نقل الأكسجين من الرئتين إلى بقية الجسم. إن معدن الحديد مخلوط على نطاق واسع بالمعادن والكربون الأخرى لاستخدامات تجارية متعددة. خنزير الحديد عبارة عن سبيكة تحتوي على حوالي 3-5 ٪ من الكربون ، بكميات متفاوتة من Si و S و P و Mn. خنزير الحديد هش، وقابل للانصهار إلى حد ما ويستخدم لإنتاج سبائك الحديد الأخرى ، بما في ذلك الصلب. يحتوي الحديد المطاوع على بضعة أعشار بالمائة من الكربون فقط ، وهو مرن وصعب وأقل قابلية للإنصهار من الحديد الخنازير. الحديد المطاوع عادة ما يكون له هيكل ليفي. الكربون الصلب عبارة عن سبيكة حديدية بها كربون وكميات صغيرة من فولاذ S و Si و Mn و P. سبائك الصلب عبارة عن فولاذ كربون يحتوي على مواد مضافة مثل الكروم والنيكل والفاناديوم ، إلخ. الحديد هو الأقل كلفة والأكثر وفرة والأكثر استخداما من جميع المعادن.

حقائق متنوعة عن الحديد

• الحديد هو العنصر الرابع الأكثر وفرة في قشرة الأرض. ويعتقد أن جوهر الأرض يتكون في المقام الأول من الحديد.
• الحديد النقي يتفاعل كيميائيا ويتآكل بسرعة ، خاصة في الهواء الرطب أو في درجات حرارة مرتفعة.
• خام الحديد الأكثر شيوعا هو الهيماتيت (Fe2O3 في الغالب). يوجد الحديد أيضًا في المغنتيت (Fe3O4) والتكونيت (صخرة رسوبية تحتوي على أكثر من 15٪ من الحديد مخلوطًا بالكوارتز).
• الدول الثلاث الأولى التي تقوم بتعدين الحديد هي أوكرانيا وروسيا والصين. تتصدر الصين وأستراليا والبرازيل العالم في إنتاج الحديد.
• تم العثور على العديد من النيازك التي تحتوي على مستويات عالية من الحديد.
• تم العثور على الحديد في الشمس وغيرها من النجوم.
• الحديد معدن أساسي للصحة ، لكن الكثير من الحديد شديد السمية. يتفاعل الحديد الحر في الدم مع البيروكسيدات لتكوين جذور حرة تتلف الحمض النووي والبروتين والدهون والمكونات الخلوية الأخرى ، مما يؤدي إلى المرض وفي بعض الأحيان الموت. 20 ملليغرام من الحديد لكل كيلوغرام من وزن الجسم سامة ، في حين أن 60 ملليغرام لكل كيلوغرام فتاك.
• الحديد ضروري لتطوير نمو الدماغ. يظهر الأطفال المصابون بنقص الحديد قدرة أقل على التعلم.
• يحترق الحديد بلون ذهبي في اختبار اللهب.
• يستخدم الحديد في الألعاب النارية لصنع الشرر. يعتمد لون الشرر على درجة حرارة الحديد.

هل تعلم

• الدم أحمر بسبب التفاعل بين الحديد والأكسجين ، وفقا لجامعة كاليفورنيا ، سانتا باربرا. يبدو الدم أحمر بسبب الطريقة التي تعكس بها الروابط الكيميائية بين العنصرين.
• الحديد النقي هو في الواقع لين ومرن ، وفقا لجامعة دنفر.
• في عام 2007 ، اكتشف الباحثون مجموعة هائلة من المياه الغنية بالحديد المنبعثة من المخارج المائية الحرارية في جنوب المحيط الأطلسي.
• الحديد ضروري لنمو العوالق النباتية - وهي بكتيريا بحرية صغيرة تستخدم ثاني أكسيد الكربون من الجو لتغذية التمثيل الضوئي. لذلك ادعي بعض الباحثون بأن تسميد المحيطات بالحديد الزائد يمكن أن يساعد في امتصاص ثاني أكسيد الكربون الزائد. لكن دراسة نشرت على الإنترنت في نوفمبر 2010 في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم فندت هذا الإدعاء ، حيث أن كل هذا الحديد الزائد يمكن أن يؤدي بالفعل إلى نمو الطحالب المنتجة للتوكسين التي تسهم في تلوث الكائنات البحرية الحيوانات البرية.
• الحديد يمثل حوالي 90 في المئة من جميع المعادن التي يعاد تدويرها اليوم ، وفقا للجمعية الملكية للكيمياء.
• يعد الحديد عنصرا حاسما في فئة النيازك المعروفة باسم السديريين ، وفقا لمختبر لوس ألاموس الوطني.
• لا يزال هناك عمود حديدي يعود تاريخه إلى عام 400 ميلادي تقريبًا في دلهي بالهند ، وفقًا لمختبر لوس ألاموس الوطني. يبلغ العمود حوالي 23.75 قدمًا (7.25 مترًا) ويبلغ قطره 15.75 بوصة (40 سم). على الرغم من تعرضها لظروف الطقس ، لم يفسد العمود كثيرًا بسبب تركيبته الفريدة كمعدن.
• من الأمثلة على الأطعمة الغنية بالحديد اللحوم ، مثل لحم البقر والديك الرومي والدجاج. المأكولات البحرية ، مثل الروبيان والمحار والمحار وسمك التونة. الخضروات ، مثل السبانخ والبازلاء والقرنبيط والبطاطا الحلوة والفاصوليا ؛ الخبز والحبوب ، مثل حبوب النخالة ، خبز القمح الكامل والأرز المخصب ؛ الأطعمة الأخرى ، مثل الفول والعدس ومعجون الطماطم والتوفو والدبس ، وفقا للصليب الأحمر الأمريكي.
• سطح المريخ أحمر بسبب وجود كمية كبيرة من أكسيد الحديد (الصدأ) على سطحه ، وفقا لطبيعة. يحتوي المريخ على أكثر من ضعف أكسيد الحديد في قشرته من الأرض.
• تتكون النوى الخارجية الصلبة والسائلة للأرض بشكل أساسي من الحديد (حوالي 85٪ و 80٪ بالوزن ، على التوالي). يخلق التيار الكهربائي الناتج عن الحديد السائل المجال المغناطيسي الذي يحمي الأرض ، وفقًا لوكالة ناسا.
• يوجد الحديد أيضًا في قلب كل الكواكب في المجموعة الشمسية.
• الحديد هو أثقل عنصر يتكون في قلب النجوم ، وفقًا لـ JPL. لا يمكن إنشاء عناصر أثقل من الحديد إلا عندما تنفجر النجوم ذات الكتلة العالية (المستعرات الأعظمية).

البحث العلمي

كان الحديد موضوعًا لدراسات طبية عديدة ، بعضها يدل على أن ارتفاع مستويات الحديد في الدم قد يكون في الواقع مرتبطًا بزيادة خطر الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية. وقالت جوديث ويلي روسيت ، أستاذة في قسم علم الأوبئة: "هناك بعض الأبحاث التي تشير إلى أن الأشخاص الذين لديهم نسبة أكبر من الفيريتين في نظام الدم وعلامات الحديد العالي في الجسم قد يكونون أكثر عرضة لخطر الإصابة ببعض أمراض القلب والأوعية الدموية".

في دراسة شملت أكثر من 1900 رجل فنلندي تتراوح أعمارهم بين 42 و 60 عامًا ، ونشرت عام 1992 في مجلة Circulation ، وجد الباحثون رابطًا بين مستويات الحديد المرتفعة وزيادة خطر الإصابة بنوبة قلبية. في دراسة حديثة ، نشرت على الإنترنت في يناير 2014 في مجلة التغذية ، وجد الباحثون أن حديد الهيم الموجود في اللحوم يزيد من خطر الإصابة بأمراض القلب التاجية بنسبة 57 في المائة ، ولكن لم يتم العثور على مثل هذا الارتباط بين الحديد غير الهيم و خطر الإصابة بأمراض القلب التاجية.

ومن المثير للاهتمام أن البحوث الحديثة قد ربطت أيضًا تراكم الحديد في الدماغ بمرض الزهايمر. في دراسة نشرت في أغسطس 2013 في مجلة مرض الزهايمر ، وجد الباحثون أن كمية الحديد في قرن آمون - وهي منطقة في الدماغ مرتبطة بتكوين الذكريات - قد زادت وارتبطت بتلف الأنسجة في منطقة الحصين عند الأشخاص مع مرض الزهايمر ، ولكن ليس في كبار السن الأصحاء.

"قد يتأثر تراكم الحديد في المخ بتعديل العوامل البيئية ، مثل مقدار المكملات الغذائية من اللحوم الحمراء والحديد التي نستهلكها ، وعند النساء ، استئصال الرحم قبل انقطاع الطمث" ،وفقا لما قاله مؤلف الدراسة الدكتور جورج بارتزوكيس ، أستاذ علم النفس في معهد سيميل للعلوم العصبية والسلوك البشري في جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس.

كما تم ربط نقص الحديد بالاكتئاب ، وفقًا لدراسة نشرت عام 2017 في مجلة أبحاث الطب النفسي من قبل مجموعة من الباحثين الأستراليين الذين كانوا يحاولون العثور على صلة بين الوراثة ، ومستويات الحديد والاكتئاب ، وخاصة مع المراهقين. وجد الباحثون أنه على الرغم من وجود صلة بين مستويات الحديد في مجرى الدم وقياس الاكتئاب ، لا يوجد دليل على وجود علاقة وراثية بين الاثنين. استخدم الباحثون البيانات المتاحة من الدراسات التوأم ونظروا في مجموعة متنوعة من العوامل أثناء مقارنة التوائم في سن المراهقة والتوأم الكبار. غالبًا ما يتم ملاحظة الارتباط بين مستويات الحديد والاكتئاب خلال الفترات الزمنية التي يحتاج فيها الجسم إلى كميات أكبر من الحديد كما يحدث أثناء طفرات النمو.

وصف مقال نشر عام 2017 في المجلة الأوروبية للتغذية من قبل مجموعة أبحاث من إيران دراسة تم فيها إعطاء مكملات الحديد للأمهات الجدد غير المصابات بفقر الدم المصابات بالاكتئاب بعد الولادة (PPD). بدأت مجموعة من 70 امرأة تجربة مزدوجة التعمية بعد أسبوع واحد من الولادة وتمت مقارنة أعراض PPD بعد ستة أسابيع. شهدت المجموعة التي تأخذ مكملات الحديد تحسنا أكبر بكثير من أعراض PPD من المجموعة التي تأخذ الدواء الوهمي.

المصدر: thoughtco.com livescience.com