Sắt là tên một
nguyên tố hóa học trong
bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu
Fe và số hiệu nguyên tử bằng 26, phân nhóm VIIIB chu kỳ 4. Sắt là nguyên tố có nhiều trên Trái Đất, cấu thành lớp vỏ ngoài và trong của lõi Trái Đất. Sắt và
niken được biết là 2 nguyên tố cuối cùng có thể tạo thành qua
tổng hợp ở nhân sao (hình thành qua phản ứng hạt nhân ở tâm các vì sao) mà không cần phải qua một vụ nổ siêu tân tinh hay các biến động lớn khác. Do đó sắt và niken khá dồi dào trong các
thiên thạch kim loại và các
hành tinh lõi đá (như
Trái Đất,
Sao Hỏa).Giống như các
nguyên tố nhóm 8 khác,
rutheni và
osmi, sắt tồn tại trong một loạt các
trạng thái oxy hóa, −2 đến +7, mặc dù +2 và +3 là phổ biến nhất. Sắt ở trạng thái nguyên tố tồn tại trong các
thiên thạch và môi trường
oxy thấp khác, nhưng phản ứng với oxy và
nước. Bề mặt sắt mới tạo ra xuất hiện màu xám bạc bóng láng, nhưng sẽ
oxy hóa trong không khí bình thường để tạo ra các oxit sắt
ngậm nước, thường được gọi là rỉ sét. Không giống như các kim loại hình thành các lớp oxit
thụ động, các oxit sắt chiếm thể tích lớn hơn kim loại và do đó bị bong ra, làm lộ ra các bề mặt sắt mới để ăn mòn tiếp.Sắt kim loại đã được sử dụng từ
thời cổ đại, mặc dù
hợp kim đồng, có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn, đã được sử dụng thậm chí sớm hơn cả sắt trong lịch sử loài người. Sắt nguyên chất tương đối mềm, nhưng không thể thu được bằng cách nấu chảy vì nó được làm cứng và cường lực đáng kể do các tạp chất, đặc biệt là
carbon, từ quá trình nấu chảy. Một tỷ lệ carbon nhất định (từ 0,002% đến 2,1%) tạo ra
thép, có thể cứng hơn 1000 lần sơ với sắt nguyên chất. Kim loại sắt thô được sản xuất trong
lò cao, nơi quặng sắt được khử bằng
than cốc thành
gang, có hàm lượng carbon cao. Tinh chế sắt hơn nữa với oxy làm giảm hàm lượng carbon đến tỷ lệ chính xác để tạo ra thép. Thép và
hợp kim sắt hình thành với các kim loại khác (
thép hợp kim) cho đến nay là những kim loại công nghiệp phổ biến nhất vì chúng có một loạt các tính chất mong muốn và quặng sắt có rất nhiều trong tự nhiên.Các hợp chất hóa học sắt có nhiều công dụng. Ôxít sắt trộn với bột nhôm có thể được đốt cháy để tạo ra
phản ứng nhiệt nhôm, được sử dụng trong hàn xì và tinh chế quặng. Sắt tạo thành các hợp chất phân cực với các
halogen và
chalcogen. Trong số các hợp chất organometallic của nó là ferrocene, hợp chất sandwich đầu tiên được phát hiện.Sắt đóng một vai trò quan trọng trong sinh học, tạo thành các phức chất với oxy phân tử trong
hemoglobin và
myoglobin; hai hợp chất này là các protein xử lý oxy phổ biến ở động vật có xương sống (hemoglobin để
vận chuyển oxy và myoglobin để lưu trữ oxy). Sắt cũng là kim loại tại vị trí hoạt động của nhiều
enzyme oxi hóa khử quan trọng liên quan đến
hô hấp tế bào và
oxy hóa và khử ở thực vật và động vật. Sắt được phân phối khắp cơ thể con người, và đặc biệt có nhiều trong huyết sắc tố. Tổng hàm lượng sắt trong cơ thể người trưởng thành là khoảng 3,8 gam ở nam và 2,3 gam ở nữ. Sắt là một yếu tố quan trọng trong
quá trình chuyển hóa hàng trăm
protein và
enzyme liên quan đến các chức năng cơ thể khác nhau, như
vận chuyển oxy, tổng hợp
DNA và tăng trưởng tế bào.
[1]