حديد Fe

الاكتشاف

صُنعت أقدم الأشياء الحديدية من النيازك. فقد عُثر في قبور مصرية تعود إلى ما قبل 3000 ق.م على خرز مطروق من حديد نيزكي، كما أن نصل خنجر من مقبرة توت عنخ آمون نيزكي الأصل أيضًا.

صهر الحديد من خاماته أصعب من صهر النحاس، لأنه يحتاج إلى درجات حرارة أعلى وضبط دقيق للفحم والهواء. وتطورت التقنية تدريجيًا في الأناضول والشرق الأدنى، وبحلول نحو 1200 ق.م كانت صناعة الحديد تنتشر انتشارًا واسعًا، إيذانًا ببداية العصر الحديدي في مناطق كثيرة. وفي الصين كان الحديد الزهر يُنتج نحو القرن الخامس ق.م، أي قبل أوروبا بزمن طويل.

في عام 1709 بدأ أبراهام داربي في إنجلترا صهر الحديد بفحم الكوك بدلًا من الفحم النباتي، ما أسهم في إذكاء الثورة الصناعية. وفي عام 1856 حصل هنري بسمر على براءة اختراع لعملية تحوّل الحديد الغُفل المصهور إلى فولاذ بتكلفة زهيدة بنفخ الهواء فيه، وسرعان ما أصبح الفولاذ العمود الفقري للصناعة الحديثة.

أصل التسمية

تأتي الكلمة الإنجليزية iron من الإنجليزية القديمة وكلمات جرمانية قريبة منها. أما الرمز Fe فيأتي من اللاتينية ferrum، التي أعطتنا أيضًا كلمات مثل ferrous وferric (حديدوز وحديديك). وكان الحديد أحد المعادن السبعة المعروفة في العصور القديمة، وربطه الخيميائيون بالمريخ، إله الحرب، وهو قرين مناسب لمعدن الأسلحة. و«الحديد» كلمة عربية أصيلة، وقد سُميت به سورة في القرآن الكريم.

أهم الاستخدامات

• الفولاذ: الحديد المسبوك مع قليل من الكربون، وكثيرًا مع الكروم أو النيكل أو المنغنيز، يمثّل نحو 95 في المئة من كل الفلزات المنتجة كتلةً. ويبلغ إنتاج العالم من الفولاذ الخام نحو ملياري طن سنويًا.
• البناء والنقل: العوارض الإنشائية وقضبان التسليح والسكك الحديدية والسفن والسيارات وخطوط الأنابيب.
• الحديد الزهر: كتل المحركات والأنابيب وأواني الطهي.
• المغانط والمعدات الكهربائية: يشكّل الحديد اللين وفولاذ الكهرباء قلوب المحولات والمحركات.
• الكيمياء: تُستخدم حفّازات الحديد في عملية هابر-بوش للأمونيا، وأكاسيد الحديد صبغات شائعة حمراء وصفراء وسوداء.

النظائر

للحديد أربعة نظائر مستقرة: الحديد-54 والحديد-56 (نحو 92 في المئة) والحديد-57 والحديد-58. ونواة الحديد-56 من أشد النوى ترابطًا بين جميع النظائر، ولهذا يتوقف الاندماج في النجوم الضخمة عند الحديد تقريبًا. ويُستخدم الحديد-57 في مطيافية موسباور لدراسة المعادن الحاوية للحديد، بما في ذلك على المريخ. وقد عُثر على الحديد-60 المشع، وعمر النصف له نحو 2.6 مليون سنة، في قشور أعماق البحار وثلوج القارة القطبية الجنوبية، دليلًا على مستعرات عظمى قريبة في ماضٍ حديث جيولوجيًا. ويتتبّع الحديد-59 (نحو 45 يومًا) استقلاب الحديد في الطب.

في الحياة اليومية

يحتوي جسم الإنسان البالغ على نحو 3 إلى 4 غرامات من الحديد، معظمها في الهيموغلوبين الذي يحمل الأكسجين في خلايا الدم الحمراء. ونقص الحديد من أكثر المشكلات الغذائية شيوعًا في العالم، ويسبب فقر الدم والإرهاق. واللحوم والفاصوليا والعدس والخضروات الورقية مصادر جيدة له.

قد تكون مكملات الحديد خطرة إذا ابتلعها الأطفال عرضًا، لذا ينبغي حفظها بأمان. أما الصدأ، وهو الأكسيد المحمر الذي يتكون في الهواء الرطب، فيكلّف الاقتصادات مبالغ طائلة كل عام.