افتح القائمة الرئيسية

تغييرات

تم إضافة 35 بايت، ‏ قبل سنة واحدة
ط
بوت:تحويل http إلى https للوصول للنسخة الآمنة)
'''الحديد''' [[عناصر كيميائية|عنصر كيميائي]] [[فلز|فلزي]]، وهو أحد أقدم [[معادن|المعادن]] اكتشافا. رمزه '''Fe''' (من [[لغة لاتينية|اللاتينية]] :''ferrum'') و[[عدد ذري|عدده الذري]] (26) يقع بالمجموعة الثامنة والدورة الرابعة من [[جدول دوري|الجدول الدوري]].
 
هو ضروري ل[[حياة]] [[الإنسان]] و[[الحيوان]] كونه يدخل في تركيب [[خضاب الدم]]، وكذلك لحياة [[النباتات]] كونه أحد [[العناصر]] الضرورية لتكوين [[كلوروفيل|الكلوروفيل]]<ref>Koenig, Rich and Kuhns, Mike: ''Control of Iron Chlorosis in Ornamental and Crop Plants''. ([[جامعة ولاية يوتا]], Salt Lake City, August 1996) [httphttps://extension.usu.edu/files/publications/publication/AG-SO-01.pdf p.3]</ref>، ويدخل في كل شيء تقريباً.
 
هو رابع العناصر تواجدا في [[القشرة الأرضية]]، غالباً ما يتواجد في الطبيعة في صورة أكاسيد. في هيئته العنصرية هو فلز قابل للطرق والسحب. ويعتبر الحديد وسبائكه أكثر المواد المعدنية استخداماً على الإطلاق. كما يُعتبر الحديد أكثر [[العناصر الكيميائية]] استقراراً على الإطلاق بسبب توازن [[قوة كهرومغناطيسية|القوة الكهرومغناطيسية]] و[[قوة نووية قوية|القوة النووية القوية]] داخل [[نواة الذرة]]، فالعناصر الأخفّ وزناً يمكنها من خلال [[الاندماج النووي]] - والعناصر الأثقل وزناً من خلال [[الانشطار النووي]] - أن يصبحوا أقرب في صفاتهم للحديد. تحتوي [[النيازك]] الساقطة على الأرض على كميات من الحديد قد تصل إلى 90% من كتلة النيازك او الشهب.
== تاريخ ==
=== العصر الحديدي ===
حصل إنسان ما قبل [[التاريخ ]]على الحديد من [[النيازك]]، ومن ثَمّ استخدمه في صناعة العُدَد و[[الأسلحة]] ومكونات أخرى. وكلمة حديد تعني في العديد من اللغات القديمة فلز من السماء. ولقد استُخدم حديد النيازك في فترات قديمة جدًا يعتقد أنها تصل إلى أربعة آلاف عام قبل الميلاد. ولكن لا توجد أي أدلة مؤكدة تبين بداية استخدام الحديد المستخلص بالصهر والاختزال من الخامات الأرضية، أو تشير إلى المكان الذي بدأ استخلاص الحديد فيه لأول مرة.
 
ويُعتقد أن الحيثيين هم أول من عرف الحديد بكميات ضخمة. وقد عاشوا فيما يعرف الآن باسم تركيا. وفي ((عام 1400 ق.م.)) اكتشف الحيثيون كيفية تصنيع الحديد وأساليب تصليد العُدد والأسلحة الحديدية. وحول هذه الفترة نفسها تقريبًا طوّر سكان كل من [[الصين]] و[[الهند]] طرقًا وأساليب لاستخلاص الحديد. وعندما وصل العالم إلى القرن العاشر قبل الميلاد كانت معظم [[الحضارات القديمة]] حينذاك قد توصلت إلى تقنيات تصنيع الحديد، وهكذا بدأ العصر الحديدي.
== خصائص الحديد ==
=== الخواص الميكانيكية ===
تُفيّم الخواص الميكانيكية للحديد وسبائكه باستخدام مجموعة متنوعة من الاختبارات، مثل [[اختبار برنل للقساوة|اختبار برينل]] و[[اختبار روكويل للصلادة|اختبار روكويل]] وكلاهما لقياس [[صلادة]] الحديد، و[[مقاومة الشد|اختبار قوة الشد]] وغيرها؛ نتائج هذه الاختبارات على الحديد دقيقة للغاية، بما يسمح باستخدام الحديد لمعايرة أو الربط بين نتائج الاختبارات المختلفة.<ref name=corr>{{مرجع كتاب| مسار=httphttps://www.gorni.eng.br/e/Gorni_SFHTHandbook.pdf| العنوان=ASM Handbook – Mechanical Testing and Evaluation|الناشر= ASM International| volume= 8| سنة= 2000| الصفحة= 275| الرقم المعياري=0871703890|المحرر=Kuhn, Howard and Medlin, Dana (prepared under the direction of the ASM International Handbook Committee)}}</ref><ref>{{مرجع ويب| المسار=httphttps://mdmetric.com/tech/hardnessconversion.html| العنوان=Hardness Conversion Chart|تاريخ الوصول=2010-05-23|الناشر=Maryland Metrics}}</ref> تعتمد نتائج تلك الاختبارات على درجة نقاء الحديد: فبللورات الحديد في صورته النقية أكثر ليونة من [[الألمونيوم]]، ومع إضافة [[جزء في المليون|بعض أجزاء من المليون]] من وزن سبيكة الحديد من عنصر [[الكربون]]، فإنها تضاعف من قوة الحديد.<ref name=pure>{{مرجع كتاب| مسار=httphttps://books.google.com/books?id=-Ll6qjWB-RUC&pg=PA164| الصفحات=164–167| العنوان=Handbook of materials and techniques for vacuum devices|الأخير=Kohl | الأول= Walter H.| الناشر=Springer| سنة=1995| الرقم المعياري=1563963876}}</ref> تزداد صلادة الحديد بسرعة بزيادة محتوى الكربون في سبيكة الحديد حتى تصل نسبته إلى 0.2 ٪ من وزن السبيكة، وبعد ذلك يتزايد بمعدلات أقل ويصل إلى الذروة عندما يصل محتوى الكربون إلى 0.6 ٪ تقريبا من وزن السبيكة.<ref>{{مرجع كتاب| مسار=httphttps://books.google.com/books?id=LgB5dkmPML0C&pg=PA218| الصفحة=218| العنوان=Materials Science and Engineering|الأول=V.| الأخير= Raghavan| الناشر =PHI Learning Pvt. Ltd.|الرقم المعياري=8120324552 |سنة=2004}}</ref> الحديد النقي المنتج صناعياً (حوالي 99.99 ٪) لديه صلادة تقدر بـ 20-30 [[اختبار برنل للقساوة|HB]].<ref>{{cite journal| title=Properties of Various Pure Irons : Study on pure iron I| url=httphttps://ci.nii.ac.jp/naid/110001459778/en| volume=50| issue=1| pages=42–47| journal=Tetsu-to-Hagane| first1 = Kusakawa | last1 = Takaji | first2 = Otani | last2 =Toshikatsu}}</ref>
 
=== التآصل في الحديد ===
يمثل الحديد أفضل مثال لظاهرة ال[[تآصل]] في المعادن، فالحديد يتواجد في ثلاثة أطوار تآصلية وهي (α-Fe، γ-Fe، δ-Fe). يعد فهم ظاهرة التآصل في الحديد هو المفتاح لإنتاج سبائك صلب ذات خصائص محددة للأغراض المختلفة.
 
أولها تكوّناً عندما يتجمد الحديد من حالته السائلة عند 1538 درجة مئوية هو (δ-Fe)، يعد الفيريت (α-Fe) هو الطور الأكثر استقرارا للحديد في درجات الحرارة العادية.<ref>{{مرجع كتاب|مسار=httphttps://books.google.com/books?id=xv420pEC2qMC&pg=PA183| الصفحة=183| العنوان=Concise encyclopedia of the structure of materials| الأول=John Wilson | الأخير = Martin| الناشر=Elsevier| سنة= 2007|الرقم المعياري=0080451276}}</ref> أما 912 درجة مئوية وحتى 1400 درجة مئوية، يتحول الحديد تدريجياً من طور [[فيريت|الفيريت]] إلى طور [[أوستنيت|الأوستنيت]] (γ-Fe)، ويستخدم هذا الطور من الحديد في إنتاج [[فولاذ غير قابل للصدأ|الصلب الذي لا يصدأ]]، والذي يستخدم في صناعة أدوات المائدة والمستشفيات ومعدات الصناعات الغذائية.<ref name="Metallo">{{مرجع كتاب | مسار = httphttps://books.google.com/books?id=hoM8VJHTt24C&pg=PA24 | الصفحات=24–28 | العنوان =Metallographer's guide: practice and procedures for irons and steels | الأول1 = B. L. | الأخير1 = Bramfitt | الأول2= Arlan O. | الأخير2 = Benscoter | chapter = The Iron Carbon Phase Diagram | الناشر = ASM International| سنة = 2002| الرقم المعياري = 9780871707482}}</ref><!--http://books.google.de/books?id=brpx-LtdCLYC-->
 
=== نظائر الحديد ===
يعد نظير الحديد <sup>56</sup>Fe أكثر نظائر الحديد وفرة وأكثرها ثباتاً. من غير الممكن إجراء عملية انشطار أو اندماج نووي لهذا النظير مع حدوث إصدار للطاقة. يتشكل هذا النظير من نظير النيكل <sup>56</sup>Ni الذي يتشكل من نوى أخف من خلال [[عملية ألفا]] داخل [[مستعر أعظم|المستعرات العظمى]] (اقرأ [[عملية احتراق السيليكون]]). يشكل النظير 56 للنيكل نهاية سلسلة تفاعل الاندماج النووي داخل النجوم العملاقة، لأن إضافة [[جسيم ألفا]] آخر سيشكل الزنك-60، والذي يتطلب تشكيله طاقة عالية جداً، لذلك فإن النيكل-56، والذي عمر النصف له 6 أيام، يوجد بكثرة في هذه النجوم. أثناء عملية اضمحلال المستعر الأعظم إلى [[بقايا مستعر أعظم|بقايا]]، تحدث للنيكل-56 عمليتي إصدار [[بوزيترون|بوزيتروني]] متلاحقتين، يتحول من خلالها أولاً إلى الكوبالت-56، ومن ثم إلى الحديد-56 المستقر، مما يفسر الوفرة الكبيرة للحديد في الكون مقارنة مع فلزات أخرى مقاربة في الكتلة الذرية. يوجد نظير الحديد-56 في قلب [[عملاق أحمر|العملاق الأحمر]] وفي [[نيزك حديدي|النيازك الحديدية]] وفي جوف الكرة الأرضية.
 
هنالك [[نظير مشع منقرض]] للحديد <sup>60</sup>Fe له [[عمر النصف|عمر نصف]] كبير يبلغ 2.6 مليون سنة.<ref name="NUBASE">{{cite journal| first = Audi| last = Georges|title = The NUBASE Evaluation of Nuclear and Decay Properties| journal = Nuclear Physics A| volume = 729| pages = 3–128| publisher = Atomic Mass Data Center| year = 2003| doi=10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001}}</ref> إن أغلب الدراسات السابقة حول قياس نسبة نظائر الحديد كانت مركزة حول تحديد نسبة الاختلافات في النظير <sup>60</sup>Fe، وذلك نتيجة للعمليات المرافقة لحدوث [[تخليق نووي|التخليق النووي]] وفي تشكل [[خام|الخامات]]. ساعد التطور الكبير والمتسارع في تقنية [[مطيافية الكتلة]] على كشف وتحديد نسب [[نظير مستقر|النظائر المستقرة]] للحديد، وذلك نتيجة وجود العديد من الفروع العلمية المهتمة بهذا المجال، من بينها [[علوم الأرض]] و[[علم الكواكب]] بالإضافة إلى التطبيقات الحيوية والصناعية.<ref>{{cite journal |last1=Dauphas | first1 = N. | last2= Rouxel | first2 = O.|year=2006|title=Mass spectrometry and natural variations of iron isotopes|journal=Mass Spectrometry Reviews |volume=25| pages=515–550|url=httphttps://geosci.uchicago.edu/~dauphas/OLwebsite/PDFfiles/Dauphas_Rouxel_MSR06.pdf |doi=10.1002/mas.20078 |pmid=16463281 |issue=4}}</ref>
 
أظهرت الدراسات لبعض النيازك الحديدية أن العلاقة بين تركيز النيكل-60، والذي يمثل [[ناتج اضمحلال]] للحديد-60، ووفرة نظائر الحديد المستقرة يمكن أن تعطي دلالة على وجود الحديد-60 <sup>60</sup>Fe أثناء [[تشكل وتطور النظام الشمسي]]. من المحتمل أن تكون الطاقة المتحررة أثناء اضمحلال نظير الحديد-60، بالإضافة إلى الطاقة المتحررة عن نظير الألومنيوم المشع <sup>26</sup>Al، قد ساهمت في حدوث إعادة انصهار وإعادة تشكيل وتمايز [[كويكب|الكويكيبات]] قبل نشوئها من 4.6 مليار سنة.
 
تمتاز نوى نظائر الحديد بأن لها طاقة ارتباط عالية لكل [[نوكليون|نوية]]، ولا يفوقها بذلك إلا نظير النيكل <sup>62</sup>Ni، والذي يتشكل في تفاعلات الاندماج النووي في النجوم. أما بالنسبة لتوزع عنصري الحديد والنيكل، فإن نسبة نظائر الحديد في الكرة الأرضية تفوق نظائر النيكل، ومن المتوقع أنها تفوقها أيضاً أثنائ تشكل العناصر في المستعرات العظمى.<ref>{{مرجع ويب|العنوان = Iron and Nickel Abundances in H~II Regions and Supernova Remnants|التاريخ = June 14, 1995|المسار = httphttps://www.aas.org/publications/baas/v27n2/aas186/abs/S3707.html|تاريخ الوصول = 2010-05-23}}.</ref>
[[ملف:Eisen 1.jpg|left|thumb|150px|قطعة من الحديد النقي]]
 
تكافؤ مركبات الحديد غالباً ما يكون +2 أو +3، ويطلق على مركبات الحديد ثنائية التكافؤ (حديدوز) مثل أكسيد الحديدوز (FeO)، وعلى مركبات الحديد ثلاثية التكافؤ (حديديك) مثل أكسيد الحديديك (Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>). قد يصبح تكافؤ مركبات الحديد سداسي التكافؤ كحالة رابع حديدات البوتاسيوم (K<sub>2</sub>FeO<sub>4</sub>). كما أن مركبات الحديد التي تشارك في تفاعلات الأكسدة البيوكيميائية، رباعية التكافؤ.<ref>{{cite journal | doi = 10.1021/ar700027f | title = High-Valent Iron(IV)–Oxo Complexes of Heme and Non-Heme Ligands in Oxygenation Reactions | year = 2007 | last1 = Nam | first1 = Wonwoo | journal = Accounts of Chemical Research | volume = 40 | pages = 522–531 | pmid = 17469792 | issue = 7}}</ref><ref name="HollemanAF">{{مرجع كتاب|الناشر = Walter de Gruyter|سنة = 1985|الإصدار = 91–100|الصفحات = 1125–1146|الرقم المعياري = 3110075113|العنوان = Lehrbuch der Anorganischen Chemie|الأول1 = Arnold F.|الأخير1 = Holleman|الأخير2 = Wiberg|الأول2 = Egon|الأخير3 = Wiberg|الأول3 = Nils;|chapter = Iron| لغة = German}}</ref> كما تتواجد [[كيمياء عضوية فلزية|مركبات عضوية معدنية]] للحديد ذات تكافؤ أحادي موجب أو أحادي سالب أو ثنائي سالب. بل ويتواجد الحديد أحياناً في حالته العنصرية داخل جسم الإنسان.
 
كما يتواجد مركبات للحديد يكون فيها الحديد ذا تكافؤ ثنائي وثلاثي في الوقت ذاته كأكسيد الحديد الأسود (ال[[ماغنتيت]]) ومركب أزرق بروسيا (Fe<sub>4</sub>(Fe[CN]<sub>6</sub>)<sub>3</sub>)،<ref name="HollemanAF"/> والذي يستخدم بعض أنواع أوراق الطباعة التي تستخدم في بعض الرسومات الهندسية.<ref>{{مرجع كتاب | chapter = An introduction in monochrome | الصفحات = 11–19 | الأول = Mike | الأخير = Ware | الناشر = NMSI Trading Ltd | العنوان = Cyanotype: the history, science and art of photographic printing in Prussian blue | الرقم المعياري = 9781900747073 | سنة = 1999| مسار = httphttps://books.google.de/books?id=C-7I69gFIbMC&pg=PA11}}</ref>
 
'''الحديدوز''' <sup>2+</sup>Fe ([[لغة إنجليزية|بالإنجليزية]] : Ferrous ) ، في علم الكيمياء ، تُشير إلى مركبات الحديد ثنائية التكافؤ (حالة الأكسدة +2) ، المغاير للحديديك ([[لغة إنجليزية|بالإنجليزية]] : Ferric ) ، والذي يُشير إلى مركبات الحديد ثلاثية التكافؤ (حالة الأكسدة +3).<ref name=" Ferrous ">أ ب [httphttps://www.merriam-webster.com/dictionary/ferrous Ferrous]، {{وصلة إنترويكي|عر=Merriam-Webster|تر=Merriam-Webster|لغ=en|نص=Merriam-Webster}}، retrieved 19 April 2008
</ref>
خارج نطاق علم الكيمياء ، الحديدوز صفة تستخدم للإشارة إلى وجود الحديد .<ref name=" Ferrous " /> لفظة حديدوز مشتقة من كلمة لاتينية ([[لغة لاتينية|باللاتينية]] : Ferrum ) " الحديد " .<ref>[httphttps://en.allexperts.com/q/Etymology-Meaning-Words-1474/Origin-word-1.htm Etymology (Meaning of Words)] ،30 November 2007,retrieved 19 April 2008</ref> تتضمن معادن الحديدوز الفولاذ و الحديد الخام ( مع نسبة
 
محتوى كربون ضئيلة ) و [[سبائك]] الحديد مع معادن أخرى ( مثل ستانلس ستيل ) .
 
يستخدم مصطلح اللا-حديدوز للإشارة إلى معادن أخرى باستثناء الحديد و السبائك والتي لا تحتوي على كميات ملموسة من الحديد .<ref>[httphttps://www.merriam-webster.com/dictionary/non%20ferrous Non ferrous] ، {{وصلة إنترويكي|عر=Merriam-Webster|تر=Merriam-Webster|لغ=en|نص=Merriam-Webster}}، retrieved 19 April 2008
</ref>
 
يدخل الحديد في العديد من مركبات السيانيد. من أشهر مركبات [[سيانيد|السيانيد]] التي يدخل فيها الحديد مسحوق ''' أزرق بروسيا ''' (Fe<sub>4</sub>(Fe[CN]<sub>6</sub>)<sub>3</sub>)، و[[فيروسيانيد البوتاسيوم]] و[[فيريك-سيانيد البوتاسيوم]].
 
كما يستخدم مسحوق أزرق بروسيا كترياق من سموم [[الثاليوم]] [[سيزيوم|السيزيوم]] المشعة<ref>{{مرجع ويب| المسار =httphttps://www.fda.gov/Drugs/EmergencyPreparedness/BioterrorismandDrugPreparedness/ucm130337.htm| العنوان = Questions and Answers on Prussian Blue| تاريخ الوصول = 2009-06-06}}</ref><ref>{{cite journal | doi =10.1345/aph.1E024 | pages = 1509–1514 | title =Soluble or Insoluble Prussian Blue for Radiocesium and Thallium Poisoning? | year =2004 | last1 =Thompson | first1 =D. F | journal =Annals of Pharmacotherapy | volume =38}}</ref>، كما يستخدم كصبغة زرقاء لإزالة اصفرار الماء نتيجة وجود رواسب من أملاح الحديد.<ref name="Iron 2008">"Iron." Microsoft® Student 2009 [DVD]. Redmond, WA: Microsoft Corporation, 2008.</ref>
 
<gallery>
[[ملف:Widmanstatten IronMet.JPG|left|150px|thumb|حديد نيزكي]]
يرجع استخدام الإنسان للحديد إلى [[ما قبل التاريخ]]. كما يرجع تاريخ أقدم المنتجات الحديدية، للألفية الخمسة قبل الميلاد في [[إيران]] والألفية الثانية قبل الميلاد في [[الصين]]، وكانت مصنوعة من [[النيازك]].<ref name=ephotos>
E. Photos, 'The Question of Meteoritic versus Smelted Nickel-Rich Iron: Archaeological Evidence and Experimental Results' ''World Archaeology'' Vol. 20, No. 3, Archaeometallurgy (Feb., 1989), pp. 403-421. [httphttps://www.jstor.org/stable/124562 Online version] accessed on 2010-02-08.</ref> ومن غير المعروف متى أو أين بدأ صهر الحديد من خاماته، ولكن هناك دلائل تشير إلى إنتاجه عن طريق صهر خاماته قرب نهاية الألفية الثانية قبل الميلاد في [[الهند]] وجنوب [[الصحراء الكبرى]] في [[إفريقيا]].<ref name=miller>Duncan E. Miller and N.J. Van Der Merwe, 'Early Metal Working in Sub Saharan Africa' ''Journal of African History'' 35 (1994) 1-36; Minze Stuiver and N.J. Van Der Merwe, 'Radiocarbon Chronology of the Iron Age in Sub-Saharan Africa' ''Current Anthropology'' 1968.</ref>
 
كما يرجع تاريخ أقدم الأدوات المصنوعة من [[هيماتيت|الهيماتيت]] إلى حوالي عام 35,000 ق.م.<ref name="MSU">Minnesota State University [httphttps://www.mnsu.edu/emuseum/ EMuseum]: [httphttps://www.mnsu.edu/emuseum/prehistory/egypt/history/paleolithic%20egypt.htm Ancient Egyptian Culture: Paleolithic Egypt]. Retrieved 6 April 2010.</ref> واستخدم [[سومر|السومريون]] و[[قدماء المصريون|المصريون]] [[نيزك حديدي|الحديد النيزكي]] لأغراض الزينة وكرؤوس للحراب،<ref>R. F. Tylecote, ''A History of Metallurgy'' (2nd edn, 1992), 3</ref> وفي الطقوس الاحتفالية، وكان أثمن من الذهب. كما تشير الاكتشافات إلى أن [[حيثيون|الحثيين]] أنتجوا الحديد منذ حوالي عام 2,000 ق.م،<ref>"Excavation in Turkey Set to Rewrite History of Iron Age," ''Asahi Shimbun'', 27 March 2009.</ref> كما [[مقايضة|قايضوا]] الحديد مقابل [[الفضة]] مع ال[[آشور|آشوريين]] في القرن الرابع عشر قبل الميلاد.<ref name=ephotos/>
 
اختلف انتقال بلدان العالم القديم [[عصر حديدي|للعصر الحديدي]]، ف[[بلاد ما بين النهرين]] عام 900 ق.م كانت قد انتقلت كلياً للعصر الحديدي. وعلى الرغم من أن [[مصر]] كانت قد بدأت تنتج الحديد منذ وقت مبكر، إلا أن [[عصر برونزي|العصر البرونزي]] ظل مسيطراً عليها حتى الغزو ال[[آشور|آشوري]] لها في عام 663 ق.م. وبدأ العصر الحديدي في [[وسط أوروبا]] حوالي عام 500 ق.م، وفي [[الهند]] و[[الصين]] في وقت ما بين 1200 ق.م و 500 ق.م.<ref name="Ceccarelli">Marco Ceccarelli (2000). ''International Symposium on History of Machines and Mechanisms: Proceedings HMM Symposium''. Springer. ISBN 0-7923-6372-8. pp 218</ref> وحوالي عام 500 ق.م، أصبحت [[النوبة]] منتج ومصدر رئيسي للحديد.<ref>Collins, Rober O. and Burns, James M. The History of Sub-Saharan Africa. New York:Cambridge University Press, p. 37. ISBN 978-0-521-68708-9.</ref>
تقدمت صناعة الحديد أكثر وأكثر ب[[اختراعات المسلمين]]، خلال [[العصر الذهبي للإسلام]]. شمل ذلك إقامة مصانع لإنتاج المعادن. وبحلول القرن الحادي عشر، انتشرت تلك المصانع في كل الولايات الإسلامية من [[الأندلس]] و[[شمال أفريقيا]] غرباً إلى [[آسيا الوسطى]] شرقاً.<ref name=Lucas-10>Adam Robert Lucas (2005), "Industrial Milling in the Ancient and Medieval Worlds: A Survey of the Evidence for an Industrial Revolution in Medieval Europe", ''Technology and Culture'' '''46''' (1): 1-30 [10-1 & 27]</ref> كما أن هناك دلائل تشير إلى استخدام ما يشبه [[فرن لافح|الفرن العالي]] في عصر [[أيوبيون|الدولة الأيوبية]] [[مماليك|المماليك]].<ref>{{Cite journal|title=Ahmad Y. Al-Hassan and Donald R. Hill, ''Islamic technology: an illustrated history''|author=R. L. Miller|journal=Medical History|volume=32|issue=4|date=October 1988|pages=466–7|ref=harv}}</ref>
 
اخترع المسلمون أحد أشهر أنواع الصلب في العصور الوسطى وهو [[صلب دمشقي|الصلب الدمشقي]]، واستخدموة في صناعة السيوف، في الفترة من عام 900 إلى عام 1750. أنتج هذا الصلب باستخدام بواتق بطريقة تشبه الطريقة الهندية، ولكنه يحتوي على الكربيدات مما يجعل السيوف أكثر كفاءة في القطع.<ref>{{cite journal | first = W. | last = Kochmann | coauthors = Reibold M., Goldberg R., Hauffe W., Levin A. A., Meyer D. C., Stephan T., Müller H., Belger A., Paufler P. | year = 2004 | title = Nanowires in ancient Damascus steel | quotes = | journal = Journal of Alloys and Compounds | volume = 372 | pages = L15–L19 | issn = 0925-8388 | doi = 10.1016/j.jallcom.2003.10.005 | ref = harv}}<br/>{{cite journal | first = A. A. | last = Levin | coauthors = Meyer D. C., Reibold M., Kochmann W., Pätzke N., Paufler P. | year = 2005 | title = Microstructure of a genuine Damascus sabre | journal = Crystal Research and Technology | volume = 40 | issue = 9 | pages = 905–916 | doi =10.1002/crat.200410456 | url = httphttps://www.crystalresearch.com/crt/ab40/905_a.pdf | ref = harv}}</ref>
 
== الحديد في القرآن الكريم ==
وردت كلمة حديد في عدة مواضع في [[القرآن]] الكريم، وهناك سورة في القرآن هي [[سورة الحديد]] ورد فيها نزول الحديد من السماء، قال تعالى: {{قرآن|الحديد|25}}
 
يؤمن المسلمين، بموجب هذه الآية أن الحديد نزل من السماء، ويربطون ذلك بما ورد في النظريات العلمية الحديثة بأن الحديد لم يكن موجوداً على الأرض إطلاقا قبل ملايين السنين، بل وصل الأرض عبر [[نيزك|النيازك]] وذلك خلال فترات تكوين الأرض.<ref>[httphttps://www.aljazeera.net/channel/archive/archive?ArchiveId=90449#L5 مصدر الحديد] - في حديث للشيخ [[عبد المجيد الزنداني]] ل[[قناة الجزيرة]] حول الإعجاز العلمي في القرآن</ref>
 
== الحديد في الأحياء ==
يجري تنظيم دقيق للحديد داخل الخلايا، حيث لا يوجد حديد حر فيها. من أهم عناصر تنظيم الحديد البروتين [[ترانسفيرين]] الذي يربط الحديد الذي يُمتصّ في [[إثنا عشري|الإثني عشري]] ويحمله إلى الخلايا.<ref>{{Cite journal|doi=10.1371/journal.pbio.0000079|title=How mammals acquire and distribute iron needed for oxygen-based metabolism|year=2003|author=Rouault T.A.|journal=PLoS Biology|volume=1|pages=e9 |pmid=14551907 |issue=1 |pmc=212690}}</ref> عند [[حيوان|الحيوانات]] و[[نبات|النباتات]] و[[فطريات|الفطريات]] الحديد عادةً هو [[أيون|الأيون]] المضمّن في مركّب الهيم، والهيم مكوّنة أساسية لبروتينات [[سيتوكروم|السيتوكروم]] التي تتواسط في [[تفاعل أكسدة-اختزال|تفاعلات الأكسدة والاختزال]]، وكذلك للبروتينات الناقلة [[أكسجين|للأكسجين]] مثل [[هيموغلوبين|الهيموغلوبين]] و[[ميوغلوبين|الميوغلوبين]] و[[ليغيموغلوبين|الليغيموغلوبين]]. يساهم الحديد اللاعضوي أيضاً في تفاعلات الأكسدة والاختزال في [[عنقود الحديد والكبريت|عناقيد الحديد والكبريت]] في الكثير من [[أنزيم|الأنزيمات]]، مثل [[نتروجيناز|النتروجيناز]] و[[هيدروجيناز|الهيدروجيناز]]. تشمل الأمثلة على البروتينات غير المعتمدة على الهيم [[مختزلة الريبونوكليوتيد]] (تحول [[ريبوز|الريبوز]] إلى [[ديوكسي ريبوز]]) و[[فسفتاز حمضية]].
 
يخضع توزع الحديد في [[ثدييات|الثدييات]] إلى تنظيم صارم، ويعود ذلك جزئياً إلى سميته المحتملة<ref>{{Cite journal| author= Nanami N. ''et al''. | title=Tumor necrosis factor-α-induced iron sequestration and oxidative stress in human endothelial cells |url=httphttps://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=17328512 |journal=Arteriosclerosis, thrombosis, and vascular biology |year=2005 |volume=25 |issue=12 |pmid=16224057 |pages=2495–2501 |doi=10.1161/01.ATV.0000190610.63878.20}}</ref>.
 
يمكن أن يشكل الحصول على الحديد مشكلةً بالنسبة [[كائنات هوائية|للكائنات الهوائية]] لأن الحديد ثلاثي التكافؤ ذوبانيته قليلة في [[أس هيدروجيني|الوسط]] المعتدل؛ وقد تطور لدى بعض البكتيريا والفطريات والنباتات عوامل احتجاز الحديد ذات ألفة عالية تسمى [[حاملة الحديد|حاملات الحديد]]<ref>{{Cite journal| url = httphttps://www.jbc.org/content/270/45/26723.short | pmid = 7592901 | doi = 10.1074/jbc.270.45.26723 | year = 1995 | author = Neilands J.B. | title = Siderophores: structure and function of microbial iron transport compounds. | volume = 270 | issue = 45 | pages = 26723–6 | journal = The Journal of biological chemistry | doi_brokendate = 2010-05-25}}</ref><ref>{{Cite journal| doi =10.1146/annurev.bi.50.070181.003435 | title =Microbial iron compounds | year =1981 | author =Neilands J.B. | journal =Annual Review of Biochemistry | volume =50 | pages =715 | pmid =6455965}}</ref><ref>{{Cite journal| doi = 10.1023/A:1020218608266 | year = 2002 | author = Boukhalfa H. & Crumbliss A.L. | journal = BioMetals | volume = 15 | pages = 325 | pmid = 12405526 | title = Chemical aspects of siderophore mediated iron transport. | issue = 4}}</ref>.
 
=== تأثيرات الحديد البيولوجية ===
{{مفصلة|التمثيل الغذائي للحديد في جسم الانسان}}
{{مفصلة|فقر الدم بعوز الحديد}}
الحديد موجود في مواد كثيرة. تشمل أغنى مواد [[غذاء|الغذاء]] بالحديد : اللحوم الحمراء وبالطبع [[الكبد]] ، و[[بقول|البقول]] [[عدس|كالعدس]] ، و[[حمص (نبات)|الحمص]] والفول، ولحوم الدواجن والسمك ، والخضار مثل السبانخ والباذنجان والخرشوف . ويكون امتصاص حديد اللحوم (حديد الهيم) أسهل مقارنةً مع الحديد من النباتات<ref>[httphttps://www.eatwell.gov.uk/healthissues/irondeficiency/ Food Standards Agency - Eat well, be well - Iron deficiency]</ref>.
 
تشير دراسات عديدة أن الهيم أو الهيموغلوبين من اللحوم الحمراء قد يزيد اختطار [[سرطان القولون]]<ref name="pmid10582688">{{Cite journal|url=httphttps://cancerres.aacrjournals.org/cgi/content/abstract/59/22/5704 |title=Red meat and colon cancer: the cytotoxic and hyperproliferative effects of dietary heme |journal=Cancer Research|volume=59 |issue=22 |page=5704 |year=1999 |pmid=10582688 |author=Sesink A.L. ''et al''.}}</ref><ref name="pmid16226281">{{Cite journal|title=Hemoglobin and hemin induce DNA damage in human colon tumor cells HT29 clone 19A and in primary human colonocytes |journal=Mutation Research |volume=594 |issue=1-2 |pages=162–171 |year=2006 |pmid=16226281 |doi=10.1016/j.mrfmmm.2005.08.006 |author=Glei M. ''et al''.}}</ref>، إلا أن هذا الأمر موضع لبعض الخلاف<ref>{{Cite journal|url=httphttps://cebp.aacrjournals.org/content/10/5/439.full|title=Systematic review of the prospective cohort studies on meat consumption and colorectal cancer risk: a meta-analytical approach |journal=Cancer Epidemiology, Biomarkers & Prevention |year=2001 |volume=10 |page=439 |pmid=11352852 |issue=5|author=Sandhu M.S. ''et al''.}}</ref>، وتوحي بضعة دراسات أن البيّنات الموجودة غير كافية لإثبات هذا الادعاء<ref>{{مرجع ويب| المسار = httphttps://www.sciencedaily.com/releases/2007/06/070611113729.htm | العنوان = Eating red meat will not increase colorectal cancer risk, study suggests | الناشر = ScienceDaily | التاريخ = June 13, 2007| تاريخ الوصول = 2010-10-01}}</ref>.
 
وفي النباتات يؤدي [[عوز الحديد (نبات)|عوز الحديد]] إلى اصفرار الأوراق لأن الحديد ضروري في عملية اصطناع [[كلوروفيل|الكلوروفيل]]، فهو يدخل في تركيب إنزيم يساهم في تركيب [[حمض أمينوليفولينيك]]، وهذا الحمض هو طليعة الكلوروفيل والهيم<ref name="Kumar2000">{{Cite journal | author= Kumar A.M. & Söll D. | year= 2000 | title= Antisense HEMA1 RNA expression inhibits heme and chlorophyll biosynthesis in arabidopsis | journal= Plant Physiology | volume= 122 | issue = 1 | pages = 49-56 | doi = 10.1104/pp.122.1.49 | url = httphttps://www.plantphysiol.org/cgi/content/abstract/122/1/49 | pmid= 10631248 | pmc=}}</ref>.
 
== الحديد في الطبيعة ==
[[ملف:Mineral Olixisto GDFL101.jpg|left|150px|thumb|[[شاذنج|الهيماتيت]]]]
[[ملف:Magnetit.jpg|left|150px|thumb|[[الماغنتيت]]]]
الحديد هو السادس من حيث وفرة من العناصر الكيميائية في [[الكون]]، وهو يتكون خلال الخطوة الأخيرة من [[عملية احتراق السيليكون]] في النجوم العملاقة. ونادراً ما يتواجد الحديد في حالته كعنصر (Fe) على سطح [[الأرض]] لأنه يميل إلى التأكسد، ولكن أكاسيده منتشرة وتمثل خاماته الأولية. بالرغم من أنه يمثل نحو 5 ٪ من [[قشرة أرضية|القشرة الأرضية]]، إلا أنه يعتقد أن سبيكة من الحديد و[[النيكل]] في باطن الأرض تمثل 35 ٪ من كتلة الأرض ككل. لذا، فالحديد هو العنصر الأكثر وفرة على سطح الأرض، لكنه العنصر الرابع الأكثر وفرة في القشرة الأرضية.<ref>{{مرجع ويب|العنوان = Iron: geological information|المسار = httphttps://www.webelements.com/iron/geology.html|تاريخ الوصول = 2010-05-23 | الناشر = WebElements}}.</ref><ref>{{cite journal | url = httphttps://www.pnas.org/content/77/12/6973| title = Chemical composition of Earth, Venus, and Mercury | author =John W. Morgan*and Edward Anders | journal = [[Proc. Nat. Acad. Sci.]] | volume = 77 | issue = 12 | pages = 6973 –6977}}</ref>
 
معظم الحديد في القشرة الأرضية متحد مع [[الأكسجين]] مكوناً أكاسيد الحديد والتي تمثل خامات الحديد في الطبيعة [[شاذنج|كالهيماتيت]] [[ماغنتيت|الماغنتيت]]. يتواجد الحديد بوفرة في بعض التكوينات الحجرية. هذه التكوينات الجيولوجية هي نوع من الصخور التي تتكون من طبقات رقيقة من أكاسيد الحديد، إما من الماغنيتيت (Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>) أو الهيماتيت (Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>)، بالتناوب مع طبقات فقيرة بالحديد من [[صوان (حجر)|الحجارة]] والطمي. تشكلت هذه التكوينات منذ 3700 إلى 1800 مليون عام.<ref>{{Cite journal | first1 = T. W. | last2 = Reinhard | title = Early Earth: Oxygen for heavy-metal fans | journal = Nature | volume = 461 | issue = 7261 | pages = 179–181 | year = 2009 | last1 = Lyons | doi = 10.1038/461179a | pmid = 19741692 | first2 = CT}}</ref><ref>{{Cite journal | first1 = P. | title = Paleoecological Significance of the Banded Iron-Formation | journal = Economic Geology | volume = 68 | last1 = Cloud | pages = 1135–1143 | year = 1973 | doi = 10.2113/gsecongeo.68.7.1135}}</ref> كما أن هناك صور أخرى لخامات الحديد مثل [[ليمونيت|الليمونيت]] [[بيريت|البيريت]] و[[إلمينيت|الإلمينيت]] و[[سيدريت|السيدريت]].
 
نحو 1 من كل 20 [[نيزك|حجر نيزكي]] تتكون من معادن غنية بالحديد والنيكل ك[[تاينيت|التاينيت]] (35–80% حديد)، و[[كاماسيت|الكاماسيت]] (90-95 % حديد). وبالرغم من ندرتها، إلا أن نيازك الحديد هي المصدر الرئيس للحديد على سطح الأرض.<ref>{{cite journal | url = httphttps://books.google.de/books?id=QDU7AAAAIAAJ&pg=PA152 | page =152 | title = Planet earth: cosmology, geology, and the evolution of life and environment | first = Cesare | last = Emiliani | publisher = Cambridge University Press | year = 1992 | isbn = 9780521409490 | chapter = Meteorites}}</ref>
 
وقد ثبت باستخدام [[مطياف موس باوير]]، أن اللون الأحمر لسطح [[المريخ]] هو طبقة غنية بأكاسيد الحديد.<ref>{{cite journal | doi = 10.1007/s10751-007-9508-5 | title = Two earth years of Mössbauer studies of the surface of Mars with MIMOS II | year = 2007 | last1 = Klingelhöfer | first1 = G. | last2 = Morris | first2 = R. V. | last3 = Souza | first3 = P. A. | last4 = Rodionov | first4 = D. | last5 = Schröder | first5 = C. | journal = Hyperfine Interactions | volume = 170 | pages = 169–177}}</ref>
نظراً لانخفاض تكلفة إنتاجه وقوته، أصبح استخدامه لا غنى عنه في التطبيقات الهندسية مثل أجسام [[آلة تشغيل|الماكينات]] و[[سيارة|السيارات]] وهياكل [[سفينة|السفن]] والهياكل المعدنية [[مبنى|للأبنية]] العملاقة. لا يستخدم الحديد الخالص نظراً لأنه لين جداً، لذا فهو غالباً ما تستخدم أشهر سبائكه وهي سبائك [[صلب (سبيكة)|صلب]].
 
يصنف الحديد تجارياً على أساس درجة نقائه ووفرة العناصر السبائكية به. يحتوي [[تماسيح الحديد|الحديد الغفل]] على 3.5-4.5 % كربون،<ref name="msts">{{مرجع كتاب|الأخير1 = Camp|الأول1 = James McIntyre|الأخير2 = Francis |الأول2 = Charles Blaine|العنوان = The Making, Shaping and Treating of Steel|الناشر = Carnegie Steel Company |سنة=1920|مكان = Pittsburgh|الصفحات = 173–174|مسار = httphttps://books.google.com/books?id=P9MxAAAAMAAJ}}</ref> ويحتوي على كميات مختلفة من الشوائب، مثل [[الكبريت]] و[[السيليكون]] و[[الفوسفور]]. الحديد الغفل ليس منتجاً نهائياً قابلاً للبيع، وإنما هو خطوة وسيطة في إنتاج [[الحديد الزهر]] والصلب من خامات الحديد. [[الحديد الزهر]] يحتوي على 2-4 ٪ كربون و 1-6 ٪ سيليكون وكميات صغيرة من [[المنغنيز]]. تؤثر الشوائب الموجودة في الحديد الغفل مثل الكبريت والفسفور سلباً على خصائص المنتج النهائي، لذا يتم تخفيضها إلى مستوى مقبول. لكلا العنصرين [[نقطة الانصهار|درجات انصهار]] بين 1150-1200 درجة مئوية، وهي أقل من أي من العنصرين الرئيسيين في سبائك الحديد (الحديد والكربون)، لذا فإنهما ينصهرا أولاً، ويسهل إزالة أغلبهما. تتأثر الخصائص الميكانيكية للسبائك الحديدية كثيراً، بالهيئة التي يتخذها الكربون في السبيكة.
 
يأخذ الكربون في "الحديد الزهر الأبيض" شكل [[سمنتيت]] أو كربيد الحديد (Fe<sub>3</sub>C). يتسبب هذا المركب الهش من الكربيدات في جعل الحديد الزهر الأبيض غير مقاوم للصدمات. أما في [[حديد زهر رمادي|الحديد الزهر الرمادي]] فيتواجد الكربون حراً في شكل رقائق دقيقة من [[غرافيت|الجرافيت]]، مما يجعله أيضا هشاً لتركز الإجهادات عند الأطراف المدببة لرقائق الجرافيت. هناك نوع آخر من الحديد الزهر هو [[حديد زهر مرن|الحديد الزهر المرن]]، وهو أحد أشكال الحديد الزهر الرمادي المعالجة بإضافة كميات ضئيلة من [[الماغنيسيوم]]، لتحويل شكل الجرافيت من الشكل الرقائقي إلى أشباه كرات أو عقيدات، والتي تزيد من [[متانة]] وقوة للمادة.
يحتوي [[الحديد المطاوع]] على أقل من 0.25% كربون،<ref name="msts"/> وهو متين ومرن، ولكنه أقل قابلية للانصهار من الحديد الغفل. يتميز الحديد المطاوع باحتوائه على بقايا [[خبث المعادن|خبث]] داخل المعدن، كما أنه أكثر مقاومة للصدأ من الصلب. قل استخدامه الآن وأصبح يستبدل [[صلب منخفض الكربون|بالصلب منخفض الكربون]]. بالرغم من أن الصلب منخفض الكربون أكثر عرضة للتآكل من الحديد المطاوع، إلا أن رخص ثمنه جعله أكثر استخداماً.
 
[[صلب كربوني|الصلب الكربوني]] هو الصلب الذي يحتوي على 2% كربون أو أقل<ref name="kts">{{مرجع ويب|العنوان = Classification of Carbon and Low-Alloy Steels|المسار = httphttps://www.key-to-steel.com/Articles/Art62.htm|تاريخ الوصول = 2008-01-05}}</ref> مع كميات قليلة من [[المنغنيز]] و[[الكبريت]] و[[الفوسفور]] و[[السيليكون]]. بينما [[صلب سبائكي|الصلب السبائكي]] فيحتوي على نسب متفاوتة من الكربون، فضلا عن المعادن الأخرى، مثل [[الكروم]] و[[الفاناديوم]] و[[الموليبدنوم]] و[[النيكل]] و[[التنجستن]] وغيرها. يرفع محتوى العناصر السبائكية في هذا النوع من الصلب من ثمنه، لذا لا يستخدم إلا في أغراض خاصة. أشهر سبائك هذا النوع هي سبائك [[فولاذ غير قابل للصدأ|الصلب الذي لا يصدأ]]. أدخل علماء المعادن الحديدية الآن بعض التحسينات على الصلب السبائكي، فأنتجوا منه نوعاً جديداً يمتاز بالقوة رغم احتوائه على محتوى قليل من العناصر السبائكية، مما يزيد من [[متانة]] الصلب الناتج وبتكلفة أقل.
 
كما يستخدم الحديد أحياناً كمادة واقية من الإشعاعات المؤينة، لأنه أخف وأقوى بكثير ميكانيكيا من أشهر مادة في هذا المجال وهي عنصر [[الرصاص]].
 
== استخدامات مركبات الحديد ==
مركبات الحديد منتشرة في الصناعة، وتستخدم في العديد من الاستخدامات المتخصصة. تستخدم مركبات الحديد عادة كعامل محفز في [[عملية هابر|عملية هابر-بوش]] لإنتاج [[الأمونيا]] و[[عملية فيشر-تروبش]] لتحويل [[أول أكسيد الكربون]] إلى [[هيدروكربون|هيدروكربونات]] لإنتاج الوقود ومواد التشحيم.<ref>{{مرجع كتاب | العنوان = Surface science: foundations of catalysis and nanoscience | الأول = Kurt W. | الأخير = Kolasinski | الرقم المعياري = 9780471492443| الناشر =John Wiley and Sons | سنة = 2002 | مسار = httphttps://books.google.de/books?id=OA7L1l6oHAYC&pg=PR15 | page 15–16 | chapter = Where are Heterogenous Reactions Important}}</ref>
 
يستخدم [[كلوريد الحديد الثلاثي]] في تنقية المياه و[[معالجة مياه الصرف الصحي]]، وفي صبغ القماش وكعامل لتلوين الطلاء، كما يضاف لأعلاف الحيوانات، ويستخدم أيضاً لتنظيف [[النحاس]] في صناعة [[لوحة دارات مطبوعة|لوحات الدوائر المطبوعة]].<ref>{{cite journal| doi = 10.1002/14356007.a14_591| title = Iron Compounds| year = 2000| last1 = Wildermuth| first1 = Egon| last2 = Stark| first2 = Hans| last3 = Friedrich| first3 = Gabriele| last4 = Ebenhöch| first4 = Franz Ludwig| last5 = Kühborth| first5 = Brigitte| last6 = Silver| first6 = Jack| last7 = Rituper| first7 = Rafael}}</ref> كما يتحلل في [[الكحول]] ليستخدم كصبغة.<ref name="Iron 2008"/> أما الهاليدات فيتوقف استخدامها على بعض الاستخدامات المختبرية المحدودة.
 
{{كومنز|Iron}}
* [httphttps://www.webelements.com/webelements/elements/text/Fe/index.html WebElements.com – Iron]
* [httphttps://education.jlab.org/itselemental/ele026.html It's Elemental – Iron]
* [httphttps://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/nucene/nucbin2.html The Most Tightly Bound Nuclei]
 
== هوامش ومراجع ==