Кіріспе
металл элементі. Темір – химиялық элемент; оның символы Fe және атомдық нөмірі 26. Ол периодтық кестедегі бірінші өту кезеңіне және 8-топқа жататын металл. Ол масса бойынша Жердегі ең көп таралған элемент болып табылады, Жердің сыртқы және ішкі қабатының көп бөлігін құрайды. Жер қыртысындағы төртінші орындағы элемент, көбінесе металл күйінде метеориттер арқылы жиналады. Темір кенінен қолдануға жарамды металл алу үшін мысты балқытуға қажеттіден шамамен жоғары температураға жететін пештер немесе домендік пештер қажет. Адамдар бұл процесті Еуразияда б.з.д. 2-мыңжылдықта меңгерген, ал темір құралдар мен қару-жарақтарды қолдану мыс қорытпаларын ығыстыра бастады – кейбір аймақтарда б.з.д. 1200 жылға дейін. Бұл оқиға қола дәуірінен темір дәуіріне өту деп есептеледі. Қазіргі әлемде темір қорытпалары, мысалы болат, тот баспайтын болат, шойын және арнайы болаттар, механикалық қасиеттері мен төмен құнына байланысты ең көп таралған өнеркәсіптік металлдар болып табылады. Сондықтан темір және болат өнеркәсібі экономикалық тұрғыдан өте маңызды, ал темір ең арзан металл, оның бағасы килограмы немесе фунты бірнеше доллар тұрады. Таза және тегіс темір беті күміс түсті сұр түсті айнаға ұқсайды. Темір оттегімен және сумен оңай реакцияға түсіп, қоңырдан қараға дейін сулы темір оксидтерін жасайды, бұл әдетте тот деп аталады. Кейбір басқа металдардың оксидтерінен айырмашылығы, қорғаныш қабатты құрамайтын тот, металлдан көбірек көлемді алып, осылайша жаңа тотығуға ұшырау үшін жаңа беттерді ашады. Химиялық тұрғыдан алғанда, темірдің ең көп кездесетін тотығу күйлері темір(II) және темір(III) болып табылады. Темір басқа өтпелі металдардың, соның ішінде 8-топқа жататын рутений мен осмийдің көптеген қасиеттерін бөліседі. Темір -4-тен +7-ге дейінгі тотығу күйлерінің кең ауқымында қосылыстар жасайды. Темір көптеген координациялық қосылыстарды да құрайды; олардың кейбіреулері, мысалы, ферроцен, ферриоксалат және прус көгі, өнеркәсіптік, медициналық немесе ғылыми-зерттеу салаларында маңызды қолданысқа ие. Ересек адамның денесінде шамамен 4 грамм (0,005% дене салмағы) темір бар, көбінесе гемоглобин мен миоглобин түрінде. Бұл екі ақуыз қан арқылы оттегі тасымалдау және бұлшықеттерде оттегі сақтауда маңызды рөл атқарады. Қажетті деңгейді сақтау үшін адамның темір метаболизміне диетадан темірдің ең аз мөлшері қажет. Темір сонымен қатар өсімдіктер мен жануарларда жасушалық тыныс алу, тотығу және тотығу-тотықсыздану процесіне қатысатын көптеген маңызды редокс ферменттерінің белсенді орталығындағы металл болып табылады.
Iron is a chemical element; it has symbol Fe and atomic number 26. It is a metal that belongs to the first transition series and group 8 of the periodic table. It is, by mass, the most common element on Earth, forming much of Earth's outer and inner core. It is the fourth most common element in the Earth's crust, being mainly deposited by meteorites in its metallic state. Extracting usable metal from iron ores requires kilns or furnaces capable of reaching , about higher than that required to smelt copper. Humans started to master that process in Eurasia during the 2nd millennium BC and the use of iron tools and weapons began to displace copper alloys – in some regions, only around 1200 BC. That event is considered the transition from the Bronze Age to the Iron Age. In the modern world, iron alloys, such as steel, stainless steel, cast iron and special steels, are by far the most common industrial metals, due to their mechanical properties and low cost. The iron and steel industry is thus very important economically, and iron is the cheapest metal, with a price of a few dollars per kilogram or pound. Pristine and smooth pure iron surfaces are a mirror like silvery gray. Iron reacts readily with oxygen and water to produce brown to black hydrated iron oxides, commonly known as rust. Unlike the oxides of some other metals that form passivating layers, rust occupies more volume than the metal and thus flakes off, exposing more fresh surfaces for corrosion. Chemically, the most common oxidation states of iron are iron(II) and iron(III). Iron shares many properties of other transition metals, including the other group 8 elements, ruthenium and osmium. Iron forms compounds in a wide range of oxidation states, −4 to +7. Iron also forms many coordination compounds; some of them, such as ferrocene, ferrioxalate, and Prussian blue have substantial industrial, medical, or research applications. The body of an adult human contains about 4 grams (0.005% body weight) of iron, mostly in hemoglobin and myoglobin. These two proteins play essential roles in oxygen transport by blood and oxygen storage in muscles. To maintain the necessary levels, human iron metabolism requires a minimum of iron in the diet. Iron is also the metal at the active site of many important redox enzymes dealing with cellular respiration and oxidation and reduction in plants and animals.
Аллотроптар
Темірдің кем дегенде төрт аллотропы (қатты күйдегі әр түрлі атомдық орналасуы) белгілі, олар әдетте α, γ, δ және ε деп белгіленеді. Бірінші үш түрі қалыпты қысымда кездеседі. Ерітілген темір 1538 °C қату температурасынан төмен суығанда, ол δ аллотропына кристалданады, оның денеорталық кубтық (bcc) кристалдық құрылымы бар. 1394 °C-қа дейін суығанда, ол γ темір аллотропына, яғни беторталық кубтық (fcc) кристалдық құрылымға немесе аустенитке айналады. 912 °C және одан төмен температурада кристалдық құрылым қайтадан bcc α темір аллотропына өтеді. Темірдің өте жоғары қысым мен температурадағы физикалық қасиеттері де Жер мен басқа планеталардың ядролары туралы теориялармен байланысты болғандықтан, кеңінен зерттелген. Шамамен 10 ГПа және бірнеше жүз Кельвин немесе одан төмен температурада α темір басқа алтыбұрышты тығыз жиналған (hcp) құрылымға айналады, ол ε темір деп те аталады. Жоғары температурадағы γ фазасы да ε темірге айналады, бірақ бұл жоғары қысымда жүзеге асады. 50 ГПа-дан жоғары қысымда және кем дегенде 1500 К температурада тұрақты β фазаның болуын растайтын кейбір даулы тәжірибелік деректер бар. Оның орторомбтық немесе қос hcp құрылымы болуы мүмкін. (Қызығы, "β темір" термині кейде Кюри нүктесінен жоғары α темірді сипаттау үшін қолданылады, ол ферромагниттік қасиетін парамагниттікке ауыстырғанда, кристалдық құрылымы өзгермесе де.) Жердің ішкі ядросы ε (немесе β) құрылымы бар темір-никель қорытпасынан тұрады деп есептеледі.
Балқу және қайнау нүктелері
Темірдің балқу және қайнау температуралары, сондай-ақ оның атомдану энталпиясы, скандийден хромға дейінгі бұрынғы 3d элементтеріне қарағанда төмендеу болады, бұл 3d электрондарының металдық байланысқа азайған үлесін көрсетеді, себебі олар ядроның инертті қабатына күштірек тартылады; алайда, олар бұрынғы элемент – марганецтің көрсеткіштерінен жоғары, өйткені марганецтің 3d субқабаты жартылай толы, сондықтан оның d электрондары оңай локалдануға бейім емес. Осы тенденция рутенийге де тән, бірақ осмийге емес. Темірдің балқу температурасы 50 ГПа-дан төмен қысымда тәжірибелік түрде анықталған. Одан жоғары қысымда жарияланған деректер (2007 жылғы мәліметтер бойынша) әлі де ондаған гигапаскальға және мыңнан астам кельвинге дейін ауытқып жатыр.
Магниттік қасиеттері
Кюри нүктесінен төмен, α темір парамагниттік қасиеттен ферромагниттік қасиетке өтеді: әр атомдағы екі жұпталмаған электронның спиндері көбінесе көрші атомдарының спиндерімен бағытталып, жалпы магнит өрісін құрайды. Бұл екі электронның орбитальдары (dz2 және dx2 − y2) кристалдық тордағы көршілес атомдарға бағытталмайды, сондықтан металл байланысына қатыспайды. Сыртқы магнит өрісі болмаған жағдайда, атомдар спонтанды түрде шамамен 10 микрометр диаметріндегі магниттік домендерге бөлінеді, мұнда әр домендегі атомдардың спиндері параллель болады, бірақ кейбір домендер басқа бағыттарға ие. Осылайша, темірдің макроскопиялық бөлігінің жалпы магнит өрісі дерлік нөлге тең болады. Сыртқы магнит өрісін қолданғанда, бір бағытта магниттелген домендер басқа бағыттағы көрші домендердің есебінен өседі, бұл сыртқы өрісті күшейтеді. Бұл эффект жобалық функцияларды орындау үшін магнит өрістерін бағыттау қажетті құрылғыларда қолданылады, мысалы электр трансформаторлары, магниттік жазу бастары және электр моторлары. Қоспалар, кристалдық тордың ақаулары немесе түйірлер мен бөлшектердің шекаралары домендерді жаңа позицияларда «бекіте» алады, сондықтан сыртқы өріс алынғаннан кейін де эффект сақталады, осылайша темір нысаны (тұрақты) магнитке айналады. 60Fe – 2,6 миллион жылдық ұзақ жартылай ыдырау периоды бар жойылған радионуклид. Ол Жерде табылмайды, бірақ оның соңғы ыдырау өнімі – тұрақты 60Ni нуклиді. Семаркона және Червоный Кут метеориттерінің фазаларында 60Fe-нің немересі 60Ni-дің концентрациясы мен тұрақты темір изотоптарының мөлшері арасындағы корреляция, Күн жүйесінің пайда болу кезінде 60Fe болғанын көрсетеді. 60Fe-нің ыдырауынан шыққан энергия, 26Al-мен бірге, 4,6 миллиард жыл бұрын пайда болған астероидтардың қайтадан балқып, дифференциалдануына ықпал еткен болуы мүмкін. Жерден тыс материалдағы 60Ni-дің мөлшері Күн жүйесінің пайда болуы мен ерте тарихы туралы қосымша мәліметтер бере алады. Ең көп таралған темір изотопы 56Fe ядролық ғалымдар үшін ерекше қызығушылық тудырады, өйткені ол нуклеосинтездің ең көп таралған соңғы нәтижесін білдіреді. 56Ni (14 альфа бөлшегі) суперновалардағы ядролық реакциялардағы альфа процесінде жеңіл ядролардан оңай өндіріледі (көміртектің оттегіне айналу процесін қараңыз), сондықтан ол өте массивті жұлдыздардың ішіндегі синтез тізбегінің соңғы нәтижесі болып табылады, өйткені 60Zn-ге әкелетін тағы бір альфа бөлшегін қосу үшін көп энергия қажет. Бұл 56Ni, шамамен 6 күндік жартылай ыдырау периодымен, осы жұлдыздарда көп мөлшерде пайда болады, бірақ көп ұзамай супернованың ыдырау өнімдерінің ішіндегі газ бұлтында екі рет позитронмен эмиссия арқылы ыдырайды, алдымен радиоактивті 56Co, содан кейін тұрақты 56Fe. Осылайша, темір қызыл алыптардың ядросында ең көп таралған элемент болып табылады, сондай-ақ темір метеориттерінде және Жер сияқты планеталардың тығыз металл ядроларында ең көп таралған металл болып табылады. Ол сонымен қатар ғаламда, шамамен бірдей атомдық салмақтағы басқа тұрақты металдарға қарағанда өте көп таралған. Темір – ғаламдағы алтыншы ең көп таралған элемент және ең көп таралған отқа төзімді элемент. 56Fe-ге қарағанда сәл жоғары байланысу энергиясына ие 62Ni синтездеу арқылы қосымша энергия алуға болады, бірақ жұлдыздардағы жағдайлар бұл процеске қолайсыз. Суперноваларда элементтердің өндірісі темірге қарағанда никельге көбірек басымдық береді, ал кез келген жағдайда 56Fe-нің бір нуклонына 62Ni-ге қарағанда массасы аз, себебі оның протондарының саны көп. Сондықтан темірден ауыр элементтерді жасау үшін 56Fe ядроларын бастап, жылдам нейтрондық тұтқынға алу қажетті суперновалар қажет. Әлемнің алыс болашағында, егер протондық ыдырау болмаса, кванттық туннель арқылы суық синтез қарапайым материядағы жеңіл ядроларды 56Fe ядроларына қосады. Альфа бөлшектерінің эмиссиясы мен ыдырауы ауыр ядроларды темірге айналдырып, барлық жұлдыздық массалық нысандарды таза темірден жасалған суық сфераларға айналдырады.
Космогенез
Жер сияқты тас планеталарда темірдің көп мөлшерде кездесуі, ІА типіндегі супеновалардың қашу реакциясы мен жарылысы кезінде оның көптеп өндірілуіне байланысты, бұл темірді ғарышқа таратуға себеп болады.
Металл темір
Металл немесе табиғи темір Жер бетінде сирек кездеседі, себебі ол тотығуға бейім. Дегенмен, Жердің ішкі және сыртқы қабаттары, жалпы Жер массасының 35% құрайтын, негізінен темір қорытпасынан, мүмкін никельден тұрады деп саналады. Сұйық сыртқы қабаттағы электр тогы Жердің магнит өрісінің пайда болуына себеп болады деп есептеледі. Басқа планеталар (Меркурий, Венера және Марс) және Айдың да темірден тұратын металл ядросы бар деген болжам бар. М типіндегі астероидтердің де ішінара немесе көбінесе металл темір қорытпасынан жасалғаны айтылады. Жер бетіндегі табиғи металл темірдің басты түрі – сирек кездесетін темір метеориттері. Темір балқыту технологиясы жетілмеген кезеңде археологиялық қазбаларда суық өңделген метеориттік темірден жасалған заттар табылған. Гренландиядағы инуиттердің Кейп-Йорк метеоритінен темірді құралдар мен аң аулау қаруларын жасау үшін қолданғандары хабарланады. 20 метеориттің шамамен біреуі таенит (35–80% темір) және камацит (90–95% темір) сияқты ерекше темір-никель минералдарынан тұрады. Табиғи темір көміртегіге қанық шөгінді жыныстармен жанасқан магмадан пайда болған базальттарда да сирек кездеседі, бұл оттегінің жағдайына жеткілікті түрде әсер етіп, темірдің кристалдануына мүмкіндік береді. Бұл теллұрилік темір деп аталады және Батыс Гренландиядағы Диско аралы, Ресейдегі Якутия және Германиядағы Бюль сияқты бірнеше жерлерде сипатталған.
Мантия минералдары
Ферропериклаз: (Mg,Fe)O, периклаз (MgO) және вистит (FeO) арасындағы қатты ерітінді, Жердің төменгі мантиясының көлемінің шамамен 20% құрайды, бұл оны сол аймақтағы силикатты перовскиттен (Mg,Fe)SiO3 кейінгі екінші ең көп таралған минералдық фазаға айналдырады; сонымен қатар, ол төменгі мантиядағы темірдің негізгі қабылдаушысы болып табылады. Мантияның өтпелі аймағының төменгі бөлігінде γ (Mg,Fe)2[SiO4] ↔ (Mg,Fe)[SiO3] + (Mg,Fe)O реакциясы γ оливиннің силикатты перовскит және ферропериклаз қоспасына және кері процеске өтуіне себеп болады. Әдебиетте төменгі мантияның бұл минералдық фазасын көбінесе магнийовустит деп атайды. Силикатты перовскит төменгі мантияның 93% дейін құрауы мүмкін, ал магний-темір түрі (Mg,Fe)SiO3 Жердегі ең көп таралған минерал саналады және оның көлемінің 38% құрайды.
Жер қыртысы
Темір Жер бетіндегі ең көп таралған элемент болса да, оның көп бөлігі ішкі және сыртқы қабаттарда шоғырланған. Жер қыртысындағы темірдің үлесі қыртыстың жалпы массасының шамамен 5% құрайды, сондықтан ол осы қабаттағы төртінші ең көп таралған элемент (оттегі, кремний және алюминийден кейін). Жер қыртысындағы темірдің көп бөлігі басқа элементтермен қосылып, көптеген темір минералдарын құрайды. Маңызды классы – темірдің негізгі кендері болып табылатын гематит (Fe2O3), магнетит (Fe3O4) және сидерит (FeCO3) сияқты темір оксидтері минералдары. Көптеген магмалық тау жыныстарында пирротит және пентландит сульфидтері де кездеседі. Ылғалдану кезінде темір сульфид кендерінен сульфат түрінде, ал силикат кендерінен бикарбонат түрінде еріп шығады. Екеуі де сулы ерітіндіде тотығады және тіпті аз ғана жоғары pH-та темір(III) оксиді түрінде шөгіндіге түседі. Темірдің ірі кен орындары – темірдің жолақты формациялары, олар темірге кедей шифер мен шерт қабаттарымен кезектесетін темір оксидтерінің жұқа қабаттарынан тұратын тау жынысы түрі. Бұл формациялар ерте заманда сары, қызыл және қоңыр пигменттер ретінде қолданылған, және әртүрлі тау жыныстары мен саздардың, соның ішінде Орегондағы Суретші таулары мен Бунсандштейн ("түсті құмтас", британдық Бунтер) сияқты геологиялық құрылымдардың түсіне де әсер етеді. Айзензандштейн (юралық "темір құмтас", мысалы, Германиядағы Дондзорфтан) және Ұлыбританиядағы Бат тасы арқылы темір қосылыстары көптеген тарихи ғимараттар мен мүсіндердің сары түсіне себепкер болады. Марс бетінің әйгілі қызыл түсі темір оксидіне бай реголиттен туындайды. Темір сульфид минералы пиритте (FeS2) темірдің көп мөлшері бар, бірақ одан темірді алу қиын болғандықтан, ол кеңінен пайдаланылмайды. Шындығында, темір соншалықты көп таралғандықтан, өндіріс көбінесе оның жоғары концентрацияланған кендеріне бағытталған. Халықаралық ресурстар жөніндегі комиссияның "Қоғамдағы металл қорлары" есебіне сәйкес, әлемдегі бір адамға шаққандағы темірдің қолданыстағы қоры 2200 кг құрайды. Дамыған елдер бұл көрсеткіш бойынша дамып келе жатқан елдерден ерекшеленеді (7000–14000 кг/адамға қарағанда 2000 кг/адам).
Materials containing finely ground iron(III) oxides or oxide hydroxides, such as ochre, have been used as yellow, red, and brown pigments since pre historical times. They contribute as well to the color of various rocks and clays, including entire geological formations like the Painted Hills in Oregon and the Buntsandstein ("colored sandstone", British Bunter). Through Eisensandstein (a jurassic 'iron sandstone', e. g. from Donzdorf in Germany) and Bath stone in the UK, iron compounds are responsible for the yellowish color of many historical buildings and sculptures. The proverbial red color of the surface of Mars is derived from an iron oxide rich regolith. Significant amounts of iron occur in the iron sulfide mineral pyrite (FeS2), but it is difficult to extract iron from it and it is therefore not exploited. In fact, iron is so common that production generally focuses only on ores with very high quantities of it. According to the International Resource Panel's Metal Stocks in Society report, the global stock of iron in use in society is 2,200 kg per capita. More developed countries differ in this respect from less developed countries (7,000–14,000 vs 2,000 kg per capita).
Мұхиттар
Океан ғылымдары ежелгі теңіздердегі темірдің теңіз тіршілігіне және климатқа тигізген әсерін дәлелдеді.
Оксидтер мен сульфидтер
Темір түрлі оксид және гидроксид қосылыстарын түзетін болады; ең көп таралғандары – темір(II,III) оксиді (Fe3O4) және темір(III) оксиді (Fe2O3). Темір(II) оксиді де бар, бірақ ол бөлме температурасында тұрақсыз. Атауларына қарамастан, бәрі де құрамы өзгере алатын стехиометриялық емес қосылыстар. Бұл оксидтер темір өндірудің негізгі кендері болып табылады (көмекті және доменді пешті қараңыз). Олар ферриттерді, компьютерлерде пайдалы магниттік жад құралдарын және пигменттерді өндіруде де қолданылады. Ең белгілі сульфид – темір пириті (FeS2), ол алтын түсті жылтырына байланысты "ақымақ алтын" деп те аталады.
Органикалық металл қосылыстары
Органикалық темір химиясы – темірдің органикалық металл қосылыстарын зерттейтін ғылым, онда көміртек атомдары металл атомдарымен ковалентті байланыс арқылы байланысқан. Олар көптеген түрлі қосылыстарды қамтиды, соның ішінде цианид кешендері, карбонил кешендері, сэндвич және жартылай сэндвич қосылыстары бар. Пруссия көгі немесе "феррикалық ферроцианид" Fe4[Fe(CN)6]3 – пигмент ретінде және басқа да көптеген қолданыстарда кеңінен қолданылатын ежелгі және жақсы танымал темір цианид кешені. Оның түзілуі Fe2+ және Fe3+ сулы ерітінділерін ажыратуға арналған қарапайым ылғал химиялық сынақ ретінде қолданылуы мүмкін, себебі олар (сәйкесінше) калий феррицианиді және калий ферроцианидімен реакцияға түсіп, Пруссия көгін құрайды. Осы саланың маңызды жетістігі 1951 жылы Паусон мен Кили, сондай-ақ Миллер және оның әріптестері ерекше тұрақты сэндвич қосылысы – ферроценді |Fe(C5H5)2 тапқандығы болды. Оның таңғажайып молекулалық құрылымы бір жылдан кейін Вудвард, Уилкинсон және Фишер анықтады. Ферроцен әлі де осы кластағы ең маңызды құралдар мен үлгілердің бірі болып табылады. Темір орталық органометалл түрлері катализаторлар ретінде қолданылады. Мысалы, Кнолькер кешені – кетондар үшін трансферлік гидрогенациялау катализаторы.
Өнеркәсіптік пайдалану
Өндірісте ең көп өндірілетін темір қосылыстары – темір(II) сульфаты (FeSO4·7H2O) және темір(III) хлориді (FeCl3). Біріншісі темір(II)дің ең оңай қол жетімді көздерінің бірі, бірақ Мор тұзына қарағанда ауадағы тотығуға бейімділігі төмен. Темір(II) қосылыстары ауада темір(III) қосылыстарына тотығуға бейім. Мысырлықтардың темірден жасаған заттары б.з.д. 3000–2500 жылдар аралығында жасалған деген болжам бар. Метеориттік темір салыстырмалы түрде жұмсақ және соғылмалы, суықтай өңдеуге оңай келеді, бірақ қыздырғанда никельдің құрамына байланысты сынғыш болуы мүмкін.
Қалқан темір
Бірінші темір өндірісі Орта қола дәуірінде басталды, бірақ темір қоланы ығыстырғанға дейін бірнеше ғасырлар өтті. Асмар, Месопотамия және Солтүстік Сириядағы Талл Чагар базарынан алынған балқытылған темірдің үлгілері б.з.д. 3000 мен 2700 жылдар аралығында жасалған. Хеттілер б.з.д. 1600 жылы Солтүстік Анатолияда империя құрды. Олар темірді кеннен өндіруді бірінші болып түсінген және өздерінің қоғамында оны жоғары бағалаған. Хеттілер темірді 1500 және 1200 жылдар аралығында балқыта бастады және бұл тәжірибе 1180 жылы империя құлағаннан кейін Таяу Шығыстың қалған бөліктеріне тарады. Кейінгі кезең Темір дәуірі деп аталады. Балқытылған темірдің артефакттары Үндістанда б.з.д. 1800-1200 жылдар аралығында және Левантта б.з.д. 1500 жыл шамасында табылды (бұл Анатолияда немесе Кавказда балқытуды көрсетеді). Үнді Ведаларында темірге қатысты айтылған сілтемелер (Оңтүстік Азиядағы металлургия тарихымен салыстырыңыз) Үндістанда темірдің ерте пайдаланылуы туралы талаптар үшін пайдаланылды, сондай-ақ мәтіндерді осылай даттау үшін қолданылды. Ригведадағы "аяс" (металл) термині мысқа сілтеме жасайды, ал темір, "śyāma аяс" деп аталады, яғни "қара мыс", алғаш рет Ригведадан кейінгі Атхарваведада еске алынады. Кейбір археологиялық дәлелдерге сәйкес, Зимбабве мен Оңтүстік-Шығыс Африкада темір б.з.д. VIII ғасырда ертерек балқытылған. Темір өңдеу Грекияға б.з.д. XI ғасырдың соңында енгізілді, одан ол Еуропаға жылдам тарады. Орталық және Батыс Еуропада темір өңдеудің таралуы кельттердің кеңеюімен байланысты. Ежелгі Плинийдің айтуынша, Рим дәуірінде темірді қолдану кеңінен таралған. Қазіргі Қытай жерінде темір шамамен б.з.д. 700-500 жылдар аралығында пайда болды. Темір балқыту Орталық Азия арқылы Қытайға енгізілген болуы мүмкін. Қытайдағы ең алғашқы жоғары пештің қолданылуы туралы мәліметтер б.з.б. I ғасырға жатады, ал күмбезді пештер Соғысқан мемлекеттер кезеңінде (б.з.д. 403-221) қолданылған. Жоғары және күмбезді пештерді пайдалану Тан және Сун династиялары кезінде кеңінен таралды. Ұлыбританиядағы өнеркәсіптік революция кезінде Генри Корт инновациялық өндіріс жүйелерін қолдана отырып, шойынды (немесе темірді) тазарту арқылы темірді өңдеуді бастады. 1783 жылы ол темір кенін тазарту үшін "сулы-сулы" әдісін патенттеді. Кейін оны Джозеф Холл сияқты басқалар жетілдірді.
Құйма темір
Құйма темір алғаш рет Қытайда б.з.д. 5 ғасырында өндірілген, бірақ Еуропада орта ғасырларға дейін кеңінен таралмаған. Археологтар қазіргі Люхэ округінде, Цзянсу провинциясында, Қытайда ең алғашқы құйма темір бұйымдарын тапты. Ежелгі Қытайда құйма темір соғыс, егіншілік және архитектура салаларында қолданылған. Орта ғасырларда Еуропалықтар құйма темірден (осы контексте шойын деп аталады) балқыма пештерде қазылған темір өндірудің жолдарын тапты. Бұл процестердің бәрі үшін отын ретінде ағаш көмірі қажет болды. Орта ғасырлардағы балқыма пештердің биіктігі шамамен 3 метрге жететін, олар отқа төзімді кірпіштен салынған, ал ауа соққысы көбінесе қолмен жұмыс істететін үрлегіштер арқылы жасалатын. Әртүрлі тілдерде теміржолдар "темір жол" деп аталады (мысалы, француз тілінде chemin de fer, неміс тілінде Eisenbahn, түрік тілінде demiryolu, орыс тілінде железная дорога, қытай, жапон және корей тілдерінде 鐵道, вьетнам тілінде đường sắt).
Болат
Болат (шойыннан карбон мөлшері аз, бірақ ұнтақ темірден көп) алғаш рет ежелгі дәуірде гүлдеу пеші арқылы өндірілген. Батыс Персиядағы Луристан аймағындағы теміршілер б.з.б. 1000 жылға дейін сапалы болат жасаған. Содан кейін Үндістанның Wootz болаты және Дамаск болаты б.з.б. 300 және 500 жылдары жақсартылған нұсқалары жасалды. Бұл әдістер мамандандырылған болғандықтан, 1850 жылдарға дейін болат кең таралған тауарға айналмады. 17 ғасырда темірді цементтеу процесінде карбондау арқылы өндірудің жаңа әдістері ойлап табылды. Өнеркәсіптік революция кезінде көмірсіз темір өндірудің жаңа әдістері жасалды, олар кейін болат өндірінде қолданылды. 1850 жылдардың соңында Генри Бессемер балқытылған шойынға ауа үрлеу арқылы жұмсақ болат өндіруге арналған жаңа болат жасау процесін ойлап тапты. Бұл болатты өндіруді тиімдірек етті, соның салдарынан ұнтақ темірдің көп мөлшерде өндірілуі тоқтатылды.
Қазіргі химияның негіздері
1774 жылы Антуан Лавуазье су буын металл темірмен қыздырылған темір түтіктің ішінде реакцияластырып, сутегін өндірді. Оның бұл тәжірибелері массаның сақталу заңын көрсетуге мүмкіндік берді, бұл химия ғылымын сапалық сипаттамадан сандық өлшемдерге негіделген ғылымға өзгертуде маңызды рөл атқарды.
Символды рөлі
Темір мифологияда белгілі бір рөл атқарады және метафора ретінде, сондай-ақ фольклорда әртүрлі қолданысқа ие. Грек ақыны Гесиодтың "Жұмыстар мен күндер" (109–201 жолдары) адамзаттың әртүрлі дәуірлерін алтын, күміс, қола және темір сияқты металдардың аттарымен атап көрсетеді. Темір дәуірі Риммен тығыз байланысты болды, ал Овидийдің "Метаморфозаларында" былай делінеді: "Жақсылықтар үмітсіздікке бой алдырып, жерді тастап кетті; ал адамның тәлкеулесуі толық және жалпыға ортақ болды. Содан кейін қатты болат пайда болды." ("Метаморфозалар", І кітап, Темір дәуірі, 160-шы жолдан бастап). Темірдің символдық рөлінің маңыздылығын 1813 жылғы неміс науқанынан мысал келтіруге болады. Фридрих Вильгельм III сол кезде әскери награда ретінде алғашқы Темір крестің орналастырылуын тапсырды. Берлиндегі темір әшекейлердің өндірісі 1813 және 1815 жылдар аралығында шарына жетті, осы кезде Пруссия корольдік отбасы азаматтарды әскери қаржыландыру үшін алтын және күміс әшекейлерін беруге шақырды. "Мен темірге алтын бердім" деген жазу кейінірек соғыс жылдарында да қолданылды.
text=The Virtues, in despair, quit the earth; and the depravity of man becomes universal and complete. Hard steel succeeded then.|sign=Ovid|source=Metamorphoses, Book I, Iron age, line 160 ff
An example of the importance of iron's symbolic role may be found in the German Campaign of 1813. Frederick William III commissioned then the first Iron Cross as military decoration. Berlin iron jewellery reached its peak production between 1813 and 1815, when the Prussian royal family urged citizens to donate gold and silver jewellery for military funding. The inscription Ich gab Gold für Eisen (I gave gold for iron) was used as well in later war efforts.
Зертханалық маршруттар
Шектелген мақсаттар үшін қажет болған жағдайда, таза темір зертханада кішкентай мөлшерде таза оксиді немесе гидроксидін сутегімен тотықтыру арқылы немесе темір пентакарбонилін жасап, 250 °C-қа дейін қыздыру арқылы, осылайша таза темір ұнтағына айналдыру арқылы өндіріледі. Тағы бір әдіс – темір хлоридін темір катодқа электролизден өткізу.
Негізгі өнеркәсіптік жол
+Темір өндірісі 2009 (миллион тонна)ЕліТемір кеніШойынТікелей темірБолат 1,114.9549.4 573.6393.9 4.4 5.2305.025.1 0.011 26.5 66.9 87.5257.438.2 23.463.592.1 43.9 4.760.065.8 25.7 29.9 0.1 27.3 48.60.4 20.10.38 32.7Әлемдік 1,594.9914.0 64.5 1,232.4 Қазіргі таңда темір немесе болаттың өнеркәсіптік өндірісі екі негізгі сатыдан тұрады. Бірінші сатыда темір кені кокспен бірге домен пешінде қышқылданып, балқыған металл силикат минералдары сияқты ірі қоспалардан бөлінеді. Бұл сатыда салыстырмалы түрде көп көміртек қортпасы – шойын – алынады. Екінші сатыда шойынның көміртек мөлшері тотығу арқылы төмендетіліп, одан кейін ысталған темір, болат немесе құйма темір жасалады. Бұл сатыда басқа металдар қосылып, қорытпа болаттар жасауға болады.
Nowadays, the industrial production of iron or steel consists of two main stages. In the first stage, iron ore is reduced with coke in a blast furnace, and the molten metal is separated from gross impurities such as silicate minerals. This stage yields an alloy – pig iron – that contains relatively large amounts of carbon. In the second stage, the amount of carbon in the pig iron is lowered by oxidation to yield wrought iron, steel, or cast iron. Other metals can be added at this stage to form alloy steels.
Болат жасау
Биіктік пеш процесінде өндірілген шойынның құрамында 4–5% көміртегі (масса бойынша) және күкірт, магний, фосфор және марганец сияқты шағын мөлшердегі басқа да қоспалар болады. Көміртегінің жоғары мөлшері оны салыстырмалы түрде әлсіз және морт етеді. Көміртегінің мөлшерін 0,002–2,1%-ға дейін төмендету болатты құрастырады, ол таза темірден 1000 есеге дейін берік болуы мүмкін. Содан кейін болаттан суық өңдеу, ыстық прокаттау, соғу, механикалық өңдеу сияқты әдістермен алуан түрлі бұйымдар жасауға болады. Шойындағы қоспаларды жою, бірақ 2–4% көміртегіді қалдыру, құйма темірге әкеледі, ол құю цехтарында пештер, құбырлар, радиаторлар, шам бағаналары және рельстер сияқты бұйымдарға құйылады. Болат бұйымдар пішінделгеннен кейін көбінесе әртүрлі жылулық өңдеуден өтеді. Жарықтандыру – оларды бірнеше сағат бойы 700–800 °C температураға дейін қыздырып, содан кейін біртіндеп салқындату процесі. Бұл болатты жұмсақ және өңдеуге қолайлы етеді.
Темірді тікелей азайту
Қоршаған ортаға қатысты алаңдаушылықтарға байланысты, темірді өңдеудің балама әдістері әзірленді. "Тікелей темірді тотықтырудан азайту" темір кенін "көбікті" темір немесе "тікелей" темір деп аталатын темірлі кесекке дейін азайтады, ол болат жасауға жарамды. Ал электролит – темір кені ерітілген металл оксидтерінің қоспасы болып табылады. Ток электролитті балқытып, темір оксидін азайтады. Сұйық темірмен қатар оттегі газы да бөлінеді. Көмірқышқыл газының шығарылымы металды қыздыру және тотықтыру үшін қолданылатын қандай да бір жанармайдан өндірілген электр энергиясынан ғана туындайды.
Қолданбалар
Темірдің әртүрлі формаларының созу беріктігінің (ТС) және Бринелл қаттылығының (БХ) ерекше мәндері. Материал ТС (МПа) БХ (Бринелл) Темір жіптері 11000 Алып жасалған (қаттырылған) болат 2930 850–1200 Мартенситтік болат 2070 600 Баиниттік болат 1380 400 Жемті болат 1200 350 Соққымен өңделген темір 690 200 Шағын түйіршікті темір 340 100 Көміртекті темір 140 40 Таза, бір кристалды темір 103
Құрылымдық материал ретінде
Темір – барлық металдардың арасында ең көп қолданылатын металл, ол әлемдік металл өндірісінің 90%-дан астамын құрайды. Оның төмен құны және жоғары беріктігі оны кернеуге төтеп беруге немесе күштерді жеткізуге жиі таңдауға мүмкіндік береді, мысалы, машиналар мен станоктарды, рельстерді, автомобильдерді, кемелердің корпустарын, бетонды күшейту арматураларын және ғимараттардың жүк көтеретін қаңқасын салуда қолданылады. Таза темір өте жұмсақ болғандықтан, көбінесе болат жасау үшін қорытпа элементтерімен қоса қолданылады.
Механикалық қасиеттері
Темірдің және оның қорытпаларының механикалық қасиеттері құрылымдық қолданулары үшін ерекше маңызды. Бұл қасиеттерді әртүрлі тәсілдермен бағалауға болады, оның ішінде Бринелл сынағы, Роквелл сынағы және Викерс қаттылық сынағы. Таза темірдің қасиеттері өлшемдерді калибрлеу немесе сынақтарды салыстыру үшін жиі қолданылады. Дегенмен, темірдің механикалық қасиеттері үлгінің тазалығына айтарлықтай тәуелді: таза, темірдің жеке кристалдары алюминийден де жұмсақ болады. Таза темір (99,9%~99,999%), әсіресе электролиттік темір деп аталады, электролиттік тазарту арқылы өнеркәсіптік түрде өндіріледі. Көміртегінің мөлшерінің артуы темірдің қаттылығы мен созылу беріктігін күрт арттырады. 0,6% көміртегі құрамында 65 Rc ең жоғары қаттылыққа қол жеткізіледі, бірақ қорытпаның созылу қабілеті төмен. Темірдің жұмсақтығының арқасында, онымен рутений мен осмийге қарағанда әлдеқайда оңай жұмыс істеуге болады.
Катализаторлар мен реагенттер
Fe арзан және уытты емес болғандықтан, Fe негізіндегі катализаторлар мен реагенттерді әзірлеуге көп күш жұмсалды. Дегенмен, темір коммерциялық процестерде қымбат металдарға қарағанда катализатор ретінде сирек қолданылады. Биологияда Fe құрамындағы ферменттер кең таралған. Темір катализаторлары дәстүрлі түрде аммиак өндіру үшін Haber–Bosch процесінде және көміртек моноксидін отын және майлау материалдары үшін көмірсутектерге айналдыру үшін Fischer–Tropsch процесінде қолданылады. Қышқыл ортадағы ұнтақталған темір Бешамп тотығуын тоғытуда, яғни нитробензолды анилинге айналдыруда қолданылады.
Темір қосылыстары
Темір(III) оксиді алюминий ұнтағымен араластырылғанда термит реакциясын тудыру үшін тұтандырылуы мүмкін, ол ірі темір бөлшектерін (мысалы, рельстерді) дәнекерлеуге және кендерді тазартуға қолданылады. Темір(III) оксиді мен оксигидроксиді қызғылт және охр түсті пигменттер ретінде қолданылады. Темір(III) хлориді суды тазарту және канализацияны тазарту, маталарды бояу, бояулардағы бояғыш зат ретінде, мал азығына қоспа ретінде, сондай-ақ баспалы тізбектерді жасауда мысты балқытуға арналған реагент ретінде қолданылады. Оны спиртте ерітіп, темір сусын дайындауға болады, ол канарейкаларда қан кетуді тоқтату үшін дәрі ретінде қолданылады. Темір(II) сульфаты басқа темір қосылыстарын алу үшін қолданылады. Ол сондай-ақ цементте хроматты тотығуын азайту үшін пайдаланылады. Тағамдарды темірмен байыту және темір тапшылығынан туындаған анемияны емдеу үшін қолданылады. Темір(III) сульфаты резервуарлардағы судың ұсақ бөлшектерін шөктіруге қолданылады. Темір(II) хлориді – тотығуын азайтушы флокулянт, темір кешендері мен магниттік темір оксидтерін түзетін зат, сондай-ақ органикалық синтезде тотығуын азайтушы агент ретінде қолданылады.
Биологиялық және патологиялық рөлі
Темір тіршілік үшін қажет. Темір-күкірт кластерлері кең таралған және азотты биологиялық тоқтатуға жауапты ферменттер – нитрогеназаны қамтиды. Темір құрамындағы ақуыздар оттегінің тасымалдануына, сақталуына және қолданылуына қатысады. Орташа ересек адамның дене салмағының шамамен 0,005% темірді құрайды, немесе шамамен төрт грамм, оның үштен екі бөлігі гемоглобинде болады. Күн сайын тек бір миллиграмм темір сіңірілсе де, бұл деңгей тұрақты болып қалады, себебі адам организмі гемоглобиннен темірді қайта пайдаланады. Микробтық өсім темір(II) тотығу арқылы немесе темір(III) тотығуын төмендету арқылы көмектесуі мүмкін.
Диета
Темір кең таралған, бірақ диеталық темірдің аса бай көздері қызыл ет, устрица, бұршақ, құс еті, балық, жапырақты көкөністер, су кресі, тофу және қарақұм меласасы болып табылады. Тамақтануға арналған қосымшалармен берілетін темір көбінесе темір(II) фумарат түрінде кездеседі, бірақ темір(II) сульфат арзанрақ және оқшаулау деңгейі бірдей. Ол таңғы ас наны сияқты тағамдарға немесе байытылған бидай ұнына да қосылады. Темір аминқышқылдарымен келатталғанда организмге ең қолайлы түрінде сіңеді және кең таралған темір қосымшасы ретінде де қолданылады. Глицин – ең арзан аминқышқылы, көбінесе темір глицинат қосымшаларын жасау үшін қолданылады.
Тамақ ұсыныстары
АҚШ Медицина институты (IOM) 2001 жылы темірге қатысты ең төменгі орташа қажеттілікті (EAR) және ұсынылатын диеталық нормаларды (RDA) жаңартты. Еуропалық тамақ қауіпсіздігі агенттігі (EFSA) осы ақпарат жиынтығын диеталық анықтамалық мәндер деп атайды, онда халыққа арналған қабылдау мөлшері (PRI) RDA-ның орнына, ал орташа қажеттілік EAR-дың орнына қолданылады. AI және UL АҚШ-тағыдай анықталды. Әйелдер үшін PRI 15-17 жас аралығында 13 мг/күн, 18 және одан жоғары жастағы, әлі менструациясы тоқтамаған әйелдер үшін 16 мг/күн, ал менструациясы тоқтаған әйелдер үшін 11 мг/күн. Жүктілік және бала емізу кезеңінде – 16 мг/күн. Ерлер үшін PRI 15 жастан асқандарға 11 мг/күн. 1 жастан 14 жасқа дейінгі балалар үшін PRI 7-ден 11 мг/күнге дейін артады. PRI, жүктілікке қатысты ерекшеліктерді ескергеннен басқа, АҚШ-тағы RDA-дан жоғары. EFSA осы қауіпсіздік мәселесін қарастырды, бірақ UL белгілемеді. Шыны айнекпен тамақтандырылатын нәрестелерге темір қосымшасы қажет болуы мүмкін. Қаны жиі берілетін адамдар темір жетіспеушілігіне ұшырауы мүмкін, сондықтан оларға көбінесе темірді қосымша қабылдау ұсынылады. АҚШ-тағы тағамдық өнімдер мен диеталық қосымшаларды таңбалау үшін бір порциядағы мөлшер Күнделіктік құндылықтың пайызы (%DV) ретінде көрсетіледі. Темірді таңбалау үшін Күнделіктік құндылықтың 100% -ы 18 мг болды және 2016 жылға дейін өзгеріссіз 18 мг болып қала береді. Ересектерге арналған ескі және жаңа күнделіктік мөлшерлер кестесі Анықтамалық күнделіктік қабылдау бөлімінде келтірілген.
Жетіспеушілік
Темір тапшылығы – әлемдегі ең көп таралған қоректік тапшылық. Темірдің жоғалуы тиісті диеталық темірмен толықтырылмаған жағдайда, жасырын темір тапшылығы пайда болады, ал емделмесе, уақыт өте келе темір тапшылығы анемиясына алып келеді, ол қызыл қан клеткаларының жеткіліксіз санымен және гемоглобиннің жеткіліксіз деңгейімен сипатталады. Балалар, жастық шақтағы (бала көтеруге қабілетті) әйелдер және нашар тамақтанатын адамдар бұл ауруға көбірек бейім. Темір тапшылығынан туындаған анемияның көп бөлігі жеңіл болып келеді, бірақ емделмесе, жүрек соғысының жылдам немесе дұрыс болмауы, жүктілік кезіндегі асқынулар және нәрестелер мен балалардың өсуінің тежелуі сияқты проблемаларға әкелуі мүмкін. Ми қан-ми тосқауылы арқылы темірдің баяу тасымалдануына байланысты ми өткір темір тапшылығына төзімді. Қандағы ферритин деңгейімен анықталатын темір деңгейінің күрт өзгеруі мидағы темір деңгейін көрсете бермейді, бірақ ұзаққа созылған тамақтану арқылы темір тапшылығы мидағы темір концентрациясын уақыт өте келе төмендетуі мүмкін. Миде темір оттегі тасымалдауға, миелин синтезіне, митохондриялық тыныс алуға, сондай-ақ нейротрансмиттер синтезі мен метаболизмінің кофакторы ретінде қатысады. Тамақтану арқылы туындаған темір тапшылығының жануарлар моделінде Паркинсон және Хантингтон ауруларында байқалатын биомолекулалық өзгерістер туралы мәлімделген. Дегенмен, жасқа байланысты миде темірдің жиналуы Паркинсон ауруының дамуымен де байланысты.
Артық
Темірді сіңіру адам организмімен қатаң реттеледі, оның темірді шығарудың реттелген физиологиялық механизмдері жоқ. Күнделікті тек аз мөлшерде темір шырыш қабықшасы мен тері эпителий жасушаларының қабыршақтануы арқылы жоғалады, сондықтан темір деңгейін бақылау негізінен сіңіруді реттеу арқылы жүзеге асырылады. Кейбір адамдарда темірді сіңіруді реттеу 6-шы хромосомадағы HLA H генінің аймағында анықталған генетикалық ақаудың салдарынан бұзылады, бұл сүтқоректілерде темірдің қан айналым жүйесіне енуін реттейтін маңызды фактор – гепцидиннің деңгейінің төмендеуіне алып келеді. Мұндай жағдайда, темірдің артық мөлшерде қабылдануы гемохроматоз деп аталатын темірдің шамадан тыс жиналуына себеп болуы мүмкін. Тамақпен қабылданатын темірдің артық мөлшері қанда еркін темірдің деңгейінің жоғарылауына әкелуі мүмкін. Қандағы еркін темірдің жоғары деңгейі пероксидтермен реакцияласып, ДНК, ақуыздар, липидтер және басқа да жасушалық құрауыштарға зиян келтіретін өте реактивті еркін радикалдарды құрайды. Темірдің уыттануы жасушада еркін темірдің болуымен байланысты, әдетте, темірдің деңгейі темірді байланыстыруға қолжетімді трансферриннің мөлшерінен асып кеткен кезде пайда болады. Асқазан-ішек жолының жасушаларына келтірілген зақым темірдің сіңірілуін реттеу қабілетін бұзып, қандағы темір деңгейінің одан әрі өсуіне әкелуі мүмкін. Темір көбінесе жүрек, бауыр және басқа да органдардың жасушаларына зиян келтіреді, бұл кома, метаболикалық ацидоз, шок, бауыр жеткіліксіздігі, коагулопатия, ұзақ мерзімді органды зақымдану және тіпті өлімге алып келуі мүмкін. Темірдің шамадан тыс мөлшерде қабылдануы, көбінесе балалардың ересектерге арналған темір сульфаты таблеткаларын көп мөлшерде жеуі салдарынан, алты жасқа дейінгі балалардың өлімінің ең көп кездесетін токсикологиялық себептерінің бірі болып табылады. Темірдің уыттануын емдеу күрделі болып табылады және артық темірді байланыстырып, организмнен шығаруға арналған дефероксамин деп аталатын арнайы хелаттаушы агентті қолдануды қамтиды.
СДВГ
Кейбір зерттеулер таламиядағы темір деңгейінің төмен болуының АДҚС патофизиологиясындағы рөлін көрсеткен. Кейбір зерттеушілер темірді толықтырудың, әсіресе назарсызданушы типте тиімді екенін анықтады. 2000-ші жылдардағы зерттеушілердің кейбіреуі қандағы темірдің төмен деңгейі мен АДҚС арасында байланыс бар екенін айтты. 2012 жылғы зерттеу мұндай корреляцияны көрсетпеді.
Қатерлі ісік
Ракты қорғаудағы темірдің рөлін "екі қырлы қылыш" деп сипаттауға болады, себебі ол патологиялық емес процестерде кеңінен кездеседі. Химиотерапиядан өтетін адамдарда темір тапшылығы мен анемия дамуы мүмкін, олардың темір деңгейін қалпына келтіру үшін көктамырға темір салу терапиясы қолданылады. Қызыл етті көп жеуден туындауы мүмкін темірдің артық мөлшері де болады. Ацидофильді бактериялар – Acidithiobacillus ferrooxidans, Leptospirillum ferrooxidans, Sulfolobus spp., Acidianus brierleyi және Sulfobacillus thermosulfidooxidans – ферменттер арқылы темірді тотықтыра алады. Алтын өндіру ерітіндісінен алынған Aspergillus niger саңырауқұлағының үлгісінде алтын, күміс, мыс, темір және мырыш сияқты цианометалл кешендері табылды. Бұл саңырауқұлақ ауыр металл сульфидтерін ерітуге де қатысады.
Теңіз жүйелері
Темір теңіз жүйелерінде маңызды рөл атқарады және планктондық белсенділікті шектейтін лимиттiк қоректік зат ретінде әрекет ете алады. Сондықтан, темірдің шамадан көп азаюы диатомдар сияқты фитопланктондық организмдердің өсу қарқынын баяулатуы мүмкін. Темірдің жоғары концентрациясы және оттегінің төмен деңгейі жағдайында теңіз микроорганизмдері темірді тотықтыра алады. Темір өзендер арқылы және тікелей атмосферадан теңіз жүйелеріне енуі мүмкін. Мұхитқа енгеннен кейін, темір мұхиттың араласуы және жасушалық деңгейде қайта өңдеу арқылы су қабатында таралады. Арктикада теңіз мұзы мұхиттағы темірді сақтау және таратуда маңызды рөл атқарады, қыста мұз қатып, темірдің мұхиттан азаюына себеп болады, ал жазда мұз еріген кезде темір суға қайта шығарылады. Темір циклы темірдің сулы күйден бөлшектік күйге өзгеруіне ықпал етеді, бұл бастапқы өндірушілерге темірдің қолжетімділігін өзгертеді. Жарық пен жылудың артуы бастапқы өндірушілер пайдалана алатын темірдің мөлшерін арттырады.