Rieth József: Anyagvilág - Háttérismeret
Vas
Tartalomjegyzékhez < Világképem < Anyag-időszak
A vas fémes tulajdonságú kémiai elem, rendszáma a periódusos rendszerben 26, atomtömege 55,845 g/mol. A vegyjele Fe, ami a latin ferrum szóból ered, nyelvújításkori neve vasany. Elemi állapotban szürkésfehér, szívós, jól alakítható fém. A földkéreg 4,8% vasat tartalmaz különböző vegyületek alakjában, elemi vas a természetben nem található (eltekintve a meteoritvastól). Az elemek közül ennél több csak oxigénből, szilíciumból és alumíniumból van. A vas ipari fontosságú elem. Érceiből redukálással állítják elő. Először a nyersvasgyártási eljárással nyersvasat, öntészeti célra öntöttvasat, az acélgyártás műveleteivel acélt állítanak elő.
Név, vegyjel, rendszám vas, Fe, 26
Elemi sorozat átmenetifémek
Csoport, periódus, mező 8, 4, d
Megjelenés csillogó fémes szürkés árnyalattal
Atomtömeg 55,845(2) g/mol
Elektronszerkezet [Ar] 3d6 4s²
Elektronok héjanként 2, 8, 14, 2
Halmazállapot szilárd
Sűrűség (szobahőm.) 7,86 g/cm³
Sűrűség (folyadék) az o.p.-on 6,98 g/cm³
Olvadáspont 1811 K (1538 °C)
Forráspont 3134 K (2861 °C)
Olvadáshő 13,81 kJ/mol
Párolgáshő 340 kJ/mol
Moláris hőkapacitás (25 °C) 25,10 J/(mol·K)
Kristályszerkezet köbös tércentrált
Oxidációs állapotok 2, 3, 4, 6 (amfoter oxid)
Elektronegativitás 1,83 (Pauling-skála)
Ionizációs energia 1.: 762,5 kJ/mol
2.: 1561,9 kJ/mol
3.: 2957 kJ/mol
Atomsugár 140 pm
Atomsugár (számított 156 pm
Kovalens sugár 125 pm
Mágnesség ferromágneses
Fajlagos ellenáll 1,68·10-8 Ω·m
Hővezetési tényező (300 K) 80,4 W/(m·K)
Hőtágulási tényező (25 °C) 11,8 µm/(m·K)
Hangsebesség (vékony rúd) (szobahőm.) (elektrolitikus) 5120 m/
Izotóp t.e. felezési idő B.m. B.e. (MeV) B.t.
54Fe 5,8% >3,1E22 év kettős elektronbefogás ? 54Cr
55Fe mest. 2,73 év elektronbefogás 0,231 55Mn
56Fe 91,72% Fe stabil 30 neutronnal
57Fe 2,2% Fe stabil 31 neutronnal
58Fe 0,28% Fe stabil 32 neutronnal
59Fe mest. 44,503 d β 1,565 59Co
60Fe mest. 1,5E6 y β- 3,978 60Co
Kockarácsok
típusai. Felületen középpontos a γ-vas,
térben középpontos az α- és az α(δ)-vas
A vas 1538 °C-on olvad. Az olvadt vas hűlés közben ugyanezen a hőmérsékleten szabályos rendszerbeli, térben középpontos kockarácsú (vagy tércentrált) kristályokká dermed; a kockarács élei 0,293 nm hosszúak. További hűlés során a kristályszerkezet megváltozik az A4 = 1394 °C hőmérsékleten: felületen középpontos (lapcentrált) rácsúak lesznek, a rácselem élei 0,368 nm-re változnak. Miközben az acél tovább hűl, A3 = 912 °C hőmérsékleten a kristályok ismét térben középpontos kockarácsúak lesznek, a rácselem mérete 0,290 nm. Ezután több átalakulásra már nem kerül sor; szobahőmérsékleten a vas szintén tércentrált kockarácsú, csupán az élei rövidülnek meg 0,286 nm-re a zsugorodás miatt.
A vasnak tehát három kristályos módosulata van: 1538 és 1394 °C között a δ-vas, 1394 és 912 °C között a γ-vas, 912 °C-nál kisebb hőmérsékleten pedig az α-vas állandó. Látható, hogy az α(δ)- és az α-vas azonos rácsszerkezetű, csupán a rácselemük méretében különböznek egymástól, ami pedig a hőtágulással magyarázható (ebből adódik jelzésük egyezősége is). Régebben megkülönböztették a β-vasat is, de ez csak a mágnesezhetőség határát (770 °C) jelölte, nem külön módosulat. Fontos megjegyezni, hogy a vas módosulatainak a sűrűsége (fajtérfogata) különböző. Ennek az az oka, hogy az α-vas kockarácsában a vasatomok nem olyan szorosan helyezkednek el, mint a γ-vaséban.
A vas legfontosabb ötvözete az acél, ami ötvözőként szenet és más ötvözőelemeket tartalmaz. Az ötvözők, de a szándék nélkül vasba került többi elem hatására is, az acél keményebbé, szilárdabbá – bizonyos határon túl pedig akár rideggé is – válik.
A vas az elektromosságot és a hőt közepesen vezeti, és mágnesezhető. A vason kívül csak két másik fémes elem, a kobalt és a nikkel mágnesezhető.
A növények számára elsősorban azért fontos, mert a fotoszintézis kulcsvegyületének, a klorofill bioszintézisében alapvető szerepet játszik, de a klorofillnak nem alkotója.
A vas egyébként nemcsak a klorofill bioszintéziséhez szükséges, de komponense nagyon sok fontos növényi enzim-rendszernek: a citokróm-oxidáz például az elektron-transzportért felelős. Vas a fő komponense a ferredoxinnak, amely a nitrátok és a szulfátok redukciójában játszik szerepet. Részt vesz a vas a NADP képződésében, tehát az energia-láncban, továbbá az elemi nitrogén kémiai megkötését végző nitrogenáz molekula - a molibdénen kívül - fő komponensként vas-atomokat tartalmaz.
A fontosabb vas-tartalmú enzimek (egy kivételével mind az oxido-reduktázok csoportjába tartoznak, ezen belül is döntő többségük a molekuláris oxigén, illetőleg hidrogén-peroxid átalakulásával kapcsolatban végzi tevékenységét): glutamát-szintetáz, ferredoxin-nitrát-reduktáz, szulfit-reduktáz (NADPH), citokróm-peroxidáz, kataláz, peroxidáz, lipoxigenázok, hidrogenáz.
A növényi levelek vas-tartalma 10–1000 mg/kg nagyságrendben szokott mozogni: a legtöbb növénynél a kritikus alsó határt 50 mg/kg értékkel lehet megjelölni. A növények nagyobb foszfor-tartalma csökkenti a vas felvehetőségét: a P:Fe arány általában a 29:1 értékkel fejezhető ki. A növények vasellátása szempontjából a kioldható Fe(II)-formát tartják lényegesnek, de praktikusan a vas-ellátottság megbízható indikátora a klorofill mennyisége. A talajban lévő vas(III) forma a gyökereken keresztül történő vas-felvételnél általában vas(II)-formává alakul át és rendszerint komplexképző segítségével kerül a növények belsejébe. Az ion-felvételnél igen erős versengés folyik: a réz, a mangán és a cink - nagyobb mennyiségben - a vasfelvételt gátolják.
Közismert a növények életében a mészklorózisnak nevezett tünet, amikor a talajban levő nagyobb kalcium-karbonát-tartalom következtében kialakuló magasabb pH-érték miatt a vas felvétele gátolt, illetőleg a növényben levő vas nem tud részt venni a klorofill bioszintézisében. A fiatal levelek érközei világosodnak, sárgulnak, míg az erek zöldek maradnak. Egyszikűeknél jellegzetes hosszanti levélcsíkozottság jelentkezik. Súlyos hiány esetén a levelek szinte teljesen kifehérednek és a levelek erezete sem különül el a levéllemez többi részének színétől. A vas hiányának következtében csökkent hajtásnövekedés, levél- és hajtáselhalás, valamint a szőlőnél bogyólerúgás alakulhat ki, mely jelentős termésveszteséghez vezethet. A vashiányra a gyümölcsösök és a szőlő ültetvények különösen érzékenyek. A vas feleslege átlagos körülmények között gyakorlatilag ismeretlen.
Az átlagos felnőtt szervezete 2,5-5 gramm vasat tartalmaz, ennek legnagyobb részét a vér oxigénszállító molekulájához, a hemoglobinhoz kötve. Másik része a különböző szállítófehérjékhez kötődik. A vas legfontosabb feladat az oxigén és a szén-dioxid szállítása, ezt különböző kémiai reakciókon keresztül valósítja meg.
Az élethez nélkülözhetetlen ásványi anyag. A vér hemoglobinjának egyik alkotóeleme, így az oxigénnek az egyes sejtekhez történő elszállításában segédkezik. Az izmok vörös festékanyagának és bizonyos enzimeknek a keletkezéséhez is szükséges.
A vaskészlet jelentős része a hemoglobinban, míg kisseb része a májban, a lépben, a csontvelőben és az izmokban van. Elősegíti a növekedést, fokozza a fertőzésekkel szembeni ellenállóképességet. A nők havonta kétszer annyi vasat veszítenek, mint a férfiak.
Tartalomjegyzékhez < Világképem < Anyag-időszak
------------------
http://hu.wikipedia.org/wiki/Vas
http://www.hazipatika.com/topics/vitaminabc/vitamin?vid=19
http://www.vitaminsziget.com/ecikk.php?id=35