Železo je kemični element. Je kovina iz prvega niza prehodnih elementov. Po masi je najpogostejši element na Zemlji, saj tvori večino Zemljinega zunanjega in notranjega jedra. V Zemljini skorji je četrti najpogostejši element. Njegovo obilje v kamnitih planetih, kakršna je Zemlja, je posledica njegovega obilnega nastajanja v jedrskem zlivanju v zelo masivnih zvezdah, v katerem v zadnji eksotermni jedrski reakciji, razpade na najpogostejša železova izotopa. Z eksplozijo supernove se nikelj in železo razpršita po vesolju in sta zato najpogostejši kovini v kovinskih meteoritih in skorjah planetov, kakršna je Zemlja.

Kdaj se je začelo pridobivanje železa?

Pridobivanje železa (železna doba) se je začelo okoli leta 3000 pr. n. št., na ozemlju Slovenije pa okoli leta 1000 pr. n. št. Pred železom se je uporabljal baker in njegovi zlitini medenina in bron, ki imajo nižja tališča. Čisto železo je relativno mehko. Njegovo trdoto in trdnost močno povečajo nečistoče, zlasti ogljik, s katerim se onesnaži v plavžu. Železa z 0,002-2,1% ogljika so ogljikova jekla, ki so do 1000 krat trša od čistega železa. Surovo železo se proizvaja v plavžih, v katerih se železova ruda reducira s koksom do elementarnega železa. Nadaljnja obdelava surovega železa s kisikom zniža vsebnost ogljika na raven, primerno za jekla. Jekla in železove zlitine z nizko vsebnostjo ogljika so poleg zlitin z drugimi kovinami (jeklene zlitine) zaradi svoje široke palete koristnih lastnosti in obilja železovih rud daleč najpogostejše industrijske kovine. Zelo uporabne so tudi železove spojine. Zmes železovega(III) oksida in uprašenega aluminija je termit, ki se uporablja za varjenje in rafiniranje rud. Železo tvori s halogeni in halkogeni binarne spojine. Med njegovimi najbolj znanimi organo-kovinskimi spojinami je ferocen železo, ki je bil prva odkrita sendvičasta spojina. Železo igra pomembno vlogo tudi v biologiji, ker v hemoglobinu in mioglobinu tvori komplekse z molekularnim kisikom. Obe spojini sta proteina, ki v vretenčarjih prenašata kisik za celično dihanje. Železo je vezano tudi na aktivnih mestih v mnogo pomembnih redukcijsko-ksidacijskih encimih in sodeluje v redukcijsko-oksidacijskih procesih v rastlinah in živalih.

Nahajališča železa na planetih

Železo je šesti najpogostejši element v vesolju in najpogostejši element, ki je odporen na visoke temperature. Nastal je v zadnji eksotermni stopnji zvezdne nukleosinteze z zlivanjem jeder silicija v masivnih zvezdah. Kovinsko ali samorodno železo je na Zemljini površini redko, ker na zraku hitro oksidira. Zaloge njegovih oksidov so izredno velike in spadajo med primarne železove rude. V Zemljini skorji ga je približno 5 %, kar ga postavlja na četrto mesto najpogostejših elementov, za notranje in zunanje Zemljino jedro pa se domneva, da je sestavljeno večinoma iz železo-nikljeve zlitine, ki predstavlja 35% celotne Zemljine mase. Največ železa je v njegovih oksidnih mineralih, kot sta hematit in magnetit. Velika nahajališča železovih rud so običajno slojasta. V njih se tanki sloji železovih oksidov izmenjujejo s sloji z železom revnih skrilavcev in kremena. Slojaste tvorbe so nastale pred 3,7-1,8 milijarde let. Eden od dvajset meteoritov je zgrajen iz edinstvenih železo-nikljevih mineralov taenita s 35-80 % železa in kamacita z 90-95 % železa. Železovi meteoriti so glavni vir samorodnega železa na Zemljini površini. Rdeča barva površine planeta Marsa je posledica z železom bogatega minerala regolita, kar so potrdili z Mössbauerjevo spektroskopijo. Po podatkih, ki jih je objavil International Resource Panel, znašajo svetovne zaloge železa v uporabi 2200 kg na prebivalca. Večina tega železa je v bolj razvitih državah, kjer znaša 7000–14000 kg na prebivalca. Zaloge v manj razvitem svetu znašajo približno 2000 kg na prebivalca.

Zgodovina uporabe železa 

Zelo stari predmeti iz železa so zaradi korozije železa precej redkejši kot predmeti iz zlata ali srebra. Železne koralde, izdelane leta 3500 pred n. št. ali prej, ki so jih odkrili v Gerzah, Egipt, vsebujejo 7,5 % niklja. Prisotnost niklja kaže na njihov meteorski izvor, ker je vsebnost niklja v Zemljini skorji izredno majhna. Meteorsko železo je bilo zaradi njegovega nebeškega izvora zelo cenjeno in se je pogosto uporabljalo za izdelovanje orožja. Znani so tudi celi primerki, razstavljeni v cerkvah. Drugi železni predmeti, najdeni v Egiptu, so bili izdelani verjetno v letih 2500-3000 pr. n. št.. Železna vojaška oprema je imela v primerjevi z bronasto več prednosti. Bila je mnogo trša in trpežnejša, čeprav je bila dovzetna za rjavenje. Trditev je nekoliko sporna, saj hetitolog Trevor Bryce trdi, da se je orožje iz meteorskega železa, ki so ga uporabljale vojske v Mezopotamiji pred razvojem naprednih tehnik obdelave železa v Indiji, zaradi visoke vsebnosti ogljika v boju pogosto zdobilo.

Proizvodnja železa iz rude se je začela v srednji bronasti dobi, vendar je trajalo več stoletij, da je železo izpodrinilo bron. Najstarejši znani vzorci metalurško proizvedenega železa iz Asmarja v Mezopotamiji in Tel Chagar Bazarja v severni Siriji so iz obdobja 2700-3000 pr. n. št.  Zgleda, da so bili Hetiti prvi, ki so doumeli pridobivanje železa iz njegovih rud in ga zelo cenili. Železo so začeli proizvajati v letih 1500 in 1200 pr. n. št., po propadu njihovega imperija leta 1180 pr. n. št. pa se je njegova proizvodnja razširila po celem Bližnjem vzhodu. Začela se je tako imenovana železna doba, ki je dosegla Evropo dvesto let kasneje, Zimbabwe v južni Afriki pa šele v 8. stoletju n. št. Na Kitajskem se je proizvodnja železa začela okoli leta 500-700 pr. n. št., kamor je prišla preko Srednje Azije. Najzgodnejša dokazana uporaba plavža na Kitajskem datira v 1. stoletje n. št., uporaba kupolne peči pa v čas vojskujočih se držav (403-221 pr. n. št.). Uporaba plavža in kupolne peči se je v obdobju dinastij Song in Tang razširila po celi Kitajski. Artefakti metalurškega železa, najdeni v Indiji, so iz obdobja 1800-1200 pr. n. št., primerki iz Levanta pa približno iz leta 1500 pr. n. št.. 

V Svetem pismu je železo prvič omenjeno v Prvi Mojzesovi knjigi, ki pravi, da je »Cila rodila Tubál Kajina, ki je koval vsakovrstno orodje iz brona in železa«. Rudarjenje je omenjeno v Jobu 28:2: »Železo pridobivajo iz zemlje in baker talijo iz kamna«, železno pisalo v Jobu 19:24: »Da bi jih z železnim pisalom in s svincem za vselej vklesal v kamen!«, vigenj v Tobitu 4:20, železni vozovi v Jozuetu 17:16, železo za žeblje in skobe v Prvi kroniški knjigi 22:3, žage, klini in sekire v Drugi Samuelovi knjigi 12:31 in železna ponev v Ezekielu 4:3. Železo je omenjeno tudi v Novi zavezi, na primer v Apostolskih delih 12:10, kjer so omenjena železna mestna vrata Antiohije. V Grčiji so začeli obdelovati železo v poznem 11. stoletju pr. n. št.. Od tam se je vzporedno s širjenjem Keltov razširilo na srednjo in zahodno Evropo. Po pisanju Plinija starejšega je bila raba železa v rimskem obdobju nekaj vsakdanjega. Letna proizvodnja železa v Rimskem mperiju je ocenjena na 84.750 ton, medtem ko je v istem obdobju v približno enako naseljenem kitajskem cesarstvu Han znašala približno 5.000 ton. Med industrijsko revolucijo v Združenem kraljestvu je začel industrijalec Henry Cort predelovati surovo železo v kovaško železo z manj kot 0,08 % ogljika in leta 1873 patentiral pudlanje, postopek za rafiniranje surovega železa. Postopek so kasneje večkrat izboljšali.

Sivo litino so prvič proizvedli na Kitajskem v 5. stoletju pr. n. št.. V Evropi se je proizvodnja začela šele v srednjem veku. Najstarejše ulite predmete so arheologi odkrili v sedanji kitajski pokrajini Luhe. Lito železo se je uporabljalo v vojski, poljedelstvu in arhitekturi. V Evropi se je v srednjem veku iz sive litine (točneje grodlja) s kovanjem proizvajalo tudi kovno železo. Za vse metalurške in kovaške procese se je za gorivo uporabljalo lesno oglje. Srednjeveški plavži so bili zidani iz ognjeodporne opeke in visoki približno 3 m. Zrak se je vpihaval z ročno gnanimi mehovi. Največji sodobni plavž ima prostornino 5.580 m3 in proizvede več kot 10.000 ton železa dnevno.

Leta 1709 je Abraham Darby I. oglje zamenjal s koksom. Uvedba koksa je pocenila in povečala proizvodnjo železa in bila eden od dejavnikov, ki so vodili do industrijske revolucije. Proti koncu 18. stoletja je lito železo zaradi nižje cene začelo nekaterih področjih zamenjavati kovno železo. Razlik v lastnostih kovnega železa, litega železa in jekla do 18. stoletja niso povezovali z vsebnostjo ogljika. Ker je železo postalo cenejše in bolj dostopno, se je uveljavilo tudi v gradbeništvu, zlasti po izgradnji inovativnega prvega železa mostu leta 1778.

Jeklo, ki vsebuje manj ogljika kot surovo železo in več kot kovno železo, so prvič proizvedli v antiki v fužinah. Kovači v Luristanu v zahodnem Iranu so dobro jeklo proizvajali že okoli leta 1000 pr. n. št.. Izboljšani različici sta bili wootzovo jeklo, ki so ga razvili v Indiji okoli leta 300 pr. n. št., in damaščansko jeklo, ki so ga razvili okoli leta 500 pr. n. št.. Obe proizvodni metodi sta bili specializirani, zato se jeklo ni uveljavilo vse do 50. let 19. stoletja. V 17. stoletju so razvili nove metode proizvodnje jekla z ogljičenjem ingotov in s cementiranjem. V industrijski revoluciji so razvili proizvodnjo ingotov brez ogljika, kar so kasneje uporabili tudi v proizvodnji jekla. V drugi polovici 50. let 19. stoletja je Henry Bessemer iznašel nov postopek za proizvodnjo jekla v tako imenovani besemerjevi hruški, ki je vključeval vpihavanje zraka v surovo železo. Proizvodnja jekla se je s tem pocenila in povečala, proizvodnja kovnega železa pa opustila.

Vir: Wikipedija