Eisen<meta http-equiv="Content-type" content="text/html; charset=utf-8"> <link rel="shortcut icon" href="../../favicon.ico"><link rel="stylesheet" href="../../wikistatic.css"></head> <body><div id=topbar><table width='98%' border=0><tr><td><a href="../../h/ha/hauptseite.html" title="Hauptseite">Hauptseite</a> | <b><a href="http://de.wikipedia.org/wiki/Eisen" title="Eisen">Aktueller Wikipedia-Artikel</a></b></td> <td align=right nowrap><form name=search class=inline method=get action="../../../search/search.html"><input name=search size=19><input type=submit value=Search></form></td></tr></table></div> <div id=article><h1>Eisen</h1><strong>Eisen</strong> (v. air. <em>iarn</em>, dem Namen des Schwermetalls) ist ein <A HREF="../../c/ch/chemisches_element.html" title="Chemisches Element">chemisches Element</A> im <A HREF="../../p/pe/periodensystem.html" title="Periodensystem">Periodensystem</A> der Elemente mit Symbol Fe (lat. <em>Ferrum</em>, Eisen) und Ordnungszahl 26. Es ist ein <A HREF="../../m/me/metall.html" title="Metall">Metall</A> der 4. Periode in der 8. Gruppe im Periodensystem.<p> <table border="1" cellpadding="2" cellspacing="0" align="right" style="margin-left: 0.5em" ><tr> <caption > <font size="+1"><strong>Eigenschaften</strong></font> </caption> </td><td colspan="2" cellspacing="0" cellpadding="2" > <table align="center" border="0" ><tr> <td colspan="2" align="center" > Mangan - <strong>Eisen</strong> - Kobalt </td></tr><tr ---- > <td rowspan="3" valign="center" > <strong>Fe</strong><br><A HREF="../../r/ru/ruthenium.html" title="Ruthenium">Ru</A> <br> <br> </td></tr><tr ---- > <td align="center" > <div align="right"><small><A HREF="../../p/pe/periodensystem.html" title="Periodensystem">Periodensystem</A></small></div> </table> <tr ---- > <th colspan="2" bgcolor="#ffc0c0" > Allgemein </td></tr><tr ---- > <td > <A HREF="../../l/li/liste_der_chemischen_elemente_nach_dem_namen.html" title="Liste der chemischen Elemente nach dem Namen">Name</A>, <A HREF="../../l/li/liste_der_chemischen_elemente_nach_symbol.html" title="Liste der chemischen Elemente nach Symbol">Symbol</A>, <A HREF="../../l/li/liste_der_chemischen_elemente_nach_der_ordnungszahl.html" title="Liste der chemischen Elemente nach der Ordnungszahl">Ordnungszahl</A><p> </td><td > Eisen, Fe, 26 </td></tr><tr ---- > <td > <A HREF="../../s/se/serie_des_periodensystems.html" title="Serie des Periodensystems">Serie</A> </td><td > <A HREF="../../a/a_/a_bergangsmetalle.html" title="Übergangsmetalle">Übergangsmetalle</A> </td></tr><tr ---- > <td > <A HREF="../../g/gr/gruppe_des_periodensystems.html" title="Gruppe des Periodensystems">Gruppe</A>, <A HREF="../../p/pe/periode_des_periodensystems.html" title="Periode des Periodensystems">Periode</A>, <A HREF="../../b/bl/block_des_periodensystems.html" title="Block des Periodensystems">Block</A> </td><td > <A HREF="../../e/ei/eisen_platin_gruppe.html" title="Eisen-Platin-Gruppe">8 (VIIIB)</A>, <A HREF="../../p/pe/periode_4_element.html" title="Periode-4-Element">4</A>, <A HREF="../../b/bl/block_des_periodensystems.html" title="Block des Periodensystems">d</A> </td></tr><tr ---- > <td > <A HREF="../../d/di/dichte.html" title="Dichte">Dichte</A>, <A HREF="../../h/ha/ha_rte.html" title="Härte">Mohshärte</A> </td><td > 7874 <A HREF="../../d/di/dichte.html" title="Dichte">kg/m<sup>3</sup></A>, 4,0 </td></tr><tr ---- > <td > <A HREF="../../f/fa/farbe.html" title="Farbe">Aussehen</A> </td><td > metallisch glänzend <br>mit einem gräulichen Farbton </td></tr><tr ---- > <th colspan="2" bgcolor="#ffc0c0" > Atomar </td></tr><tr ---- > <td > <A HREF="../../a/at/atommasse.html" title="Atommasse">Atomgewicht</A> </td><td > 55,845 <A HREF="../../a/at/atomare_masseneinheit.html" title="Atomare Masseneinheit">amu</A> </td></tr><tr ---- > <td > <A HREF="../../a/at/atomradius.html" title="Atomradius">Atomradius</A> (berechnet) </td><td > 140 (156) <A HREF="../../p/pi/picometer.html" title="Picometer">pm</A> </td></tr><tr ---- > <td > <A HREF="../../k/ko/kovalenter_radius.html" title="Kovalenter Radius">Kovalenter Radius</A> </td><td > 125 pm </td></tr><tr ---- > <td > <A HREF="../../v/va/van_der_waals_radius.html" title="Van-der-Waals-Radius">van der Waals-Radius</A> </td><td > k. A. </td></tr><tr ---- > <td > <A HREF="../../e/el/elektronenkonfiguration.html" title="Elektronenkonfiguration">Elektronenkonfiguration</A> </td><td > [<A HREF="../../a/ar/argon.html" title="Argon">Ar]3d3d</A><sup>6</sup>4s<sup>2</sup> </td></tr><tr ---- > <td > <A HREF="../../e/el/elektron.html" title="Elektron">e</A><sup>-</sup> 's pro <A HREF="../../e/en/energieniveau.html" title="Energieniveau">Energieniveau</A> </td><td > 2, 8, 14, 2 </td></tr><tr ---- > <td > <A HREF="../../o/ox/oxidationszahl.html" title="Oxidationszahl">Oxidationszustände</A> (<A HREF="../../o/ox/oxid.html" title="Oxid">Oxid</A>) </td><td > 2, <strong>3</strong>, 4, 6 (amphoter) </td></tr><tr ---- > <td > <A HREF="../../k/kr/kristallstruktur.html" title="Kristallstruktur">Kristallstruktur</A> </td><td > kubisch raumzentriert </td></tr><tr ---- > <th colspan="2" bgcolor="#ffc0c0" > Physikalisch </td></tr><tr ---- > <td > <A HREF="../../a/ag/aggregatzustand.html" title="Aggregatzustand">Aggregatzustand</A> (<A HREF="../../m/ma/magnetismus.html" title="Magnetismus">Magnetismus</A>) </td><td > fest (<A HREF="../../m/ma/magnetismus.html" title="Magnetismus">ferromagnetisch</A>) </td></tr><tr ---- > <td > <A HREF="../../s/sc/schmelzpunkt.html" title="Schmelzpunkt">Schmelzpunkt</A> </td><td > 1808 K (1535 °C) </td></tr><tr ---- > <td > <A HREF="../../s/si/siedepunkt.html" title="Siedepunkt">Siedepunkt</A> </td><td > 3023 K (2750 °C) </td></tr><tr ---- > <td > <A HREF="../../m/mo/molares_volumen.html" title="Molares Volumen">Molares Volumen</A> </td><td > 7,09 <A HREF="../../w/wi/wissenschaftliche_notation.html" title="Wissenschaftliche Notation">·</A> 10<sup>-3</sup> <A HREF="../../m/mo/molares_volumen.html" title="Molares Volumen">m<sup>3</sup>/mol</A> </td></tr><tr ---- > <td > <A HREF="../../v/ve/verdampfungswa_rme.html" title="Verdampfungswärme">Verdampfungswärme</A> </td><td > 349,6 <A HREF="../../l/la/latente_wa_rme.html" title="Latente Wärme">kJ/mol</A> </td></tr><tr ---- > <td > <A HREF="../../s/sc/schmelzwa_rme.html" title="Schmelzwärme">Schmelzwärme</A> </td><td > 13,8 kJ/mol </td></tr><tr ---- > <td > <A HREF="../../d/da/dampfdruck.html" title="Dampfdruck">Dampfdruck</A> </td><td > 7,05 <A HREF="../../p/pa/pascal__einheit_.html" title="Pascal (Einheit)">Pa</A> bei 1808 K </td></tr><tr ---- > <td > <A HREF="../../s/sc/schallgeschwindigkeit.html" title="Schallgeschwindigkeit">Schallgeschwindigkeit</A><br><A HREF="../../l/lo/longitudinalwelle.html" title="Longitudinalwelle">Longitudinalwelle</A>:<br><A HREF="../../t/tr/transversalwelle.html" title="Transversalwelle">Transversalwelle</A>: </td><td > bei 293,15 K = 20 °C:<br>~5900 <A HREF="../../g/ge/geschwindigkeit.html" title="Geschwindigkeit">m/s</A><br>~3200 <A HREF="../../g/ge/geschwindigkeit.html" title="Geschwindigkeit">m/s</A> </td></tr><tr ---- > <th colspan="2" bgcolor="#ffc0c0" > Verschiedenes </td></tr><tr ---- > <td > <A HREF="../../e/el/elektronegativita_t.html" title="Elektronegativität">Elektronegativität</A> </td><td > 1,83 (<A HREF="../../e/el/elektronegativita_t.html" title="Elektronegativität">Pauling-Skala</A>) </td></tr><tr ---- > <td > <A HREF="../../s/sp/spezifische_wa_rmekapazita_t.html" title="Spezifische Wärmekapazität">Spezifische Wärmekapazität</A> </td><td > 440 <A HREF="../../s/sp/spezifische_wa_rmekapazita_t.html" title="Spezifische Wärmekapazität">J/(kg · K)</A> </td></tr><tr ---- > <td > <A HREF="../../e/el/elektrische_leitfa_higkeit.html" title="Elektrische Leitfähigkeit">Elektrische Leitfähigkeit</A> </td><td > 9,93 · 10<sup>6</sup>/m <A HREF="../../o/oh/ohm__einheit_.html" title="Ohm (Einheit)">Ohm</A> </td></tr><tr ---- > <td > <A HREF="../../w/wa/wa_rmeleitfa_higkeit.html" title="Wärmeleitfähigkeit">Wärmeleitfähigkeit</A> </td><td > 80,2 <A HREF="../../w/wa/wa_rmeleitfa_higkeit.html" title="Wärmeleitfähigkeit">W/(m · K)</A> </td></tr><tr ---- > <td > 1. <A HREF="../../i/io/ionisierungsenergie.html" title="Ionisierungsenergie">Ionisierungsenergie</A> </td><td > 762,5 kJ/mol </td></tr><tr ---- > <td > 2. Ionisierungsenergie </td><td > 1561,9 kJ/mol </td></tr><tr ---- > <td > 3. Ionisierungsenergie </td><td > 2957 kJ/mol </td></tr><tr ---- > <td > 4. Ionisierungsenergie </td><td > 5290 kJ/mol </td></tr><tr ---- > <th colspan="2" bgcolor="#ffc0c0" > Stabilste Isotope </td></tr><tr ---- > <td colspan="2" > <table border="1" cellspacing="0" cellpadding="2" width="100%" ><tr> <th > <A HREF="../../i/is/isotop.html" title="Isotop">Isotop</A> </th><th > <A HREF="../../n/na/nata_rliche_ha_ufigkeit.html" title="Natürliche Häufigkeit">NH</A> </th><th > <A HREF="../../h/ha/halbwertszeit.html" title="Halbwertszeit">t<sub>1/2</sub></A> </th><th > <A HREF="../../z/ze/zerfallsmodus.html" title="Zerfallsmodus">ZM</A> </th><th > <A HREF="../../z/ze/zerfallsenergie.html" title="Zerfallsenergie">ZE</A> <A HREF="../../m/me/mega.html" title="Mega">M</A><A HREF="../../e/el/elektronenvolt.html" title="Elektronenvolt">eV</A> </th><th > <A HREF="../../z/ze/zerfallsprodukt.html" title="Zerfallsprodukt">ZP</A> <tr ---- > <td > <sup>54</sup>Fe </td><td > 5,8 % </td><td colspan="4" > Fe ist <A HREF="../../s/st/stabiles_isotop.html" title="Stabiles Isotop">stabil</A> mit 28 <A HREF="../../n/ne/neutron.html" title="Neutron">Neutronen</A> </td></tr><tr ---- > <td > <sup>55</sup>Fe </td><td > <A HREF="../../s/sy/synthetisches_radioisotop.html" title="Synthetisches Radioisotop">{syn.}</A> </td><td > 2,73 y </td><td > ε Einfang </td><td > 0,231 </td><td > <sup>55</sup>Mn </td></tr><tr ---- > <td > <sup>56</sup>Fe </td><td > 91,72 % </td><td colspan="4" > Fe ist <A HREF="../../s/st/stabiles_isotop.html" title="Stabiles Isotop">stabil</A> mit 30 <A HREF="../../n/ne/neutron.html" title="Neutron">Neutronen</A> </td></tr><tr ---- > <td > <sup>57</sup>Fe </td><td > 2,2 % </td><td colspan="4" > Fe ist <A HREF="../../s/st/stabiles_isotop.html" title="Stabiles Isotop">stabil</A> mit 31 <A HREF="../../n/ne/neutron.html" title="Neutron">Neutronen</A> </td></tr><tr ---- > <td > <sup>58</sup>Fe </td><td > 0,28 % </td><td colspan="4" > Fe ist <A HREF="../../s/st/stabiles_isotop.html" title="Stabiles Isotop">stabil</A> mit 32 <A HREF="../../n/ne/neutron.html" title="Neutron">Neutronen</A> </td></tr><tr ---- > </tr><tr ---- > <td > <sup>59</sup>Fe </td><td > <A HREF="../../s/sy/synthetisches_radioisotop.html" title="Synthetisches Radioisotop">{syn.}</A> </td><td > 44,503 d </td><td > β </td><td > 1,565 </td><td > <sup>59</sup>Co </td></tr><tr ---- > <td > <sup>60</sup>Fe </td><td > <A HREF="../../s/sy/synthetisches_radioisotop.html" title="Synthetisches Radioisotop">{syn.}</A> </td><td > 1,5 · 10<sup>6</sup> y </td><td > β<sup>-</sup> </td><td > 3,978 </td><td > <sup>60</sup>Co </td></tr></table> </td></tr><tr ---- > <th colspan="2" bgcolor="#ffc0c0" > NMR-Eigenschaften </td></tr><tr ---- > <td colspan="2" > <table border="1" cellspacing="0" cellpadding="2" width="100%" ><tr> <th > </th><th > <sup>57</sup>Fe </td></tr><tr ---- > <td > <A HREF="../../k/ke/kernspin.html" title="Kernspin">Kernspin</A> </td><td > 1/2 </td></tr><tr ---- > <td > gamma / <A HREF="../../r/ra/rad_1.html" title="Rad">rad</A>/<A HREF="../../t/te/tesla__einheit_.html" title="Tesla (Einheit)">T</A> </td><td > 8,643 · 10<sup>6</sup> <tr ---- > <td > Empfindlichkeit </td><td > 3,37 · 10<sup>-5</sup> </td></tr><tr ---- > <td > <A HREF="../../l/la/larmorfrequenz.html" title="Larmorfrequenz">Larmorfrequenz</A> bei <em>B</em> = "4",7 <A HREF="../../t/te/tesla__einheit_.html" title="Tesla (Einheit)">T</A> </td><td > 6,46 <A HREF="../../m/me/mega.html" title="Mega">M</A><A HREF="../../h/he/hertz__einheit_.html" title="Hertz (Einheit)">Hz</A> </td></tr></table> </td></tr><tr ---- > <th colspan="2" bgcolor="#ffc0c0" > <font size="-1"><A HREF="../../s/si/si_einheitensystem.html" title="SI-Einheitensystem">SI</A>-Einheiten und <A HREF="../../s/st/standardbedingungen.html" title="Standardbedingungen">Standardbedingungen</A> werden benutzt,<br>sofern nicht anders angegeben.</font> </td></tr></table><p> <p><table border="0" id="toc"><tr><td align="center"> <b>Table of contents</b> <script type='text/javascript'>showTocToggle("show","hide")</script></td></tr><tr id='tocinside'><td align="left"> <div style="margin-left:2em;"> </div> </div> <A CLASS="internal" HREF="#Wichtigste Eigenschaften">1 Wichtigste Eigenschaften</A><BR> <div style="margin-left:2em;"> <A CLASS="internal" HREF="#Eisen als Mineral">1.1 Eisen als Mineral</A><BR> </div> <A CLASS="internal" HREF="#Anwendungen">2 Anwendungen</A><BR> <A CLASS="internal" HREF="#Geschichte">3 Geschichte</A><BR> <div style="margin-left:2em;"> <A CLASS="internal" HREF="#Naher Osten">3.2 Naher Osten</A><BR> <A CLASS="internal" HREF="#China">3.3 China</A><BR> <A CLASS="internal" HREF="#Europa">3.4 Europa</A><BR> </div> <A CLASS="internal" HREF="#Vorkommen">4 Vorkommen</A><BR> <A CLASS="internal" HREF="#Abbau">5 Abbau</A><BR> <A CLASS="internal" HREF="#Verbindungen">6 Verbindungen</A><BR> <A CLASS="internal" HREF="#Isotope">7 Isotope</A><BR> <A CLASS="internal" HREF="#Biologie">8 Biologie</A><BR> <A CLASS="internal" HREF="#Vorsichtsmaßnahmen">9 Vorsichtsmaßnahmen</A><BR> <A CLASS="internal" HREF="#Siehe auch">10 Siehe auch</A><BR> </td></tr></table><P> <A NAME="Wichtigste Eigenschaften"><H2>Wichtigste Eigenschaften</H2><p> Das durchschnittliche Eisen-<A HREF="../../a/at/atom.html" title="Atom">Atom</A> hat etwa die 56-fache Masse eines <A HREF="../../w/wa/wasserstoff.html" title="Wasserstoff">Wasserstoff</A>-Atoms. Eisen ist das 10.-häufigste Element im <A HREF="../../u/un/universum.html" title="Universum">Universum</A>.<p> Technisch wird das Metall aus <A HREF="../../e/ei/eisenerz.html" title="Eisenerz">Eisenerz</A> gewonnen, das kein reines Eisen, sondern Eisenoxide enthält. Eisenerz wird durch <A HREF="../../v/ve/verha_ttung.html" title="Verhüttung">Verhüttung</A> zu Roheisen reduziert; bei diesem Prozess werden auch Verunreinigungen entfernt (Schlacke).<p> Technisch ist Eisen für die Herstellung von <A HREF="../../s/st/stahl.html" title="Stahl">Stahl</A> bedeutsam. Stähle sind <A HREF="../../l/le/legierung.html" title="Legierung">Legierungen</A>, die neben Eisen noch andere Metalle und Nichtmetalle (insbesondere <A HREF="../../k/ko/kohlenstoff.html" title="Kohlenstoff">Kohlenstoff</A>) enthalten.<p> Der <A HREF="../../a/at/atomkern.html" title="Atomkern">Atomkern</A> des Eisenisotops <sup>56</sup>Fe hat die höchste Bindungsenergie pro <A HREF="../../n/nu/nukleon.html" title="Nukleon">Nukleon</A> aller Atomkerne.<p> Die <A HREF="../../f/fu/fusion.html" title="Fusion">Fusion</A> von Elementen in Sternen endet beim Eisen. Schwerere Elemente entstehen bei Supernovaexplosionen, die auch für das Verstreuen der im Stern fusionierten Materie verantwortlich sind.<p> Bei Raumtemperatur ist die <A HREF="../../a/al/allotropie.html" title="Allotropie">allotrope</A> Modifikation des reinen Eisens das <A HREF="../../f/fe/ferrit.html" title="Ferrit">Ferrit</A> oder α-Eisen. Diese Modifikation weist ein <A HREF="../../k/ku/kubisches_gitter.html" title="Kubisches Gitter">kubisch raumzentriertes</A> <A HREF="../../k/kr/kristall.html" title="Kristall">Kristallgitter</A> auf, die unterhalb 911 °C vorliegt. Unterhalb des Curiepunkts bei 760 °C ist das Ferrit ferromagnetisch. Die Modifikation zwischen 760 °C und 911 °C heißt β-Eisen. Da sie sich außer in den magnetischen Eigenschaften nicht vom Ferrit α-Eisen unterscheidet, wird sie gewöhnlich auch als α-Eisen bezeichnet. Bis 1392 °C liegt es in der kubisch flächenzentrierten γ-Modifikation oder <A HREF="../../a/au/austenit.html" title="Austenit">Austenit</A> vor. Bei weiter steigender Temperatur wandelt das Eisen in δ-Ferrit um, das wieder ein kubisch raumzentriertes Gitter aufweist. Der Schmelzpunkt liegt bei 1539 °C.<p> Diese Eigenschaft der Umwandlung des Gitters von kubisch-raumzentriert (bis 911 °C) über kubisch-flächenzentriert (bis 1392 °C) zu kubisch-raumzentriert (bis 1539 °C) sowie des anschließenden Zerfalls der Gitterstrukturen nennt man auch die "<A HREF="../../p/po/polymorphie.html" title="Polymorphie">Polymorphie</A> des Eisens".<p> Eisen ist beständig an trockener Luft, in trockenem Chlor sowie in konzentrierter Schwefelsäure, konzentrierter Salpetersäure und basischen Agenzien (außer heißer Natronlauge) mit einem pH-Wert größer als 9.<p> <A NAME="Eisen als Mineral"><H3>Eisen als Mineral</H3><p> Sehr selten kann Eisen auch <A HREF="../../g/ge/gediegenes_element.html" title="Gediegenes Element">gediegen</A> auftreten. Das <A HREF="../../m/mi/mineral.html" title="Mineral">Mineral</A> kristallisiert dann im kubischen <A HREF="../../k/kr/kristallsystem.html" title="Kristallsystem">Kristallsystem</A>, hat eine <A HREF="../../h/ha/ha_rte.html" title="Härte">Härte</A> von 4,5 und eine stahlgraue bis schwarze Farbe. Auch die Strichfarbe ist grau.<p> Wegen der Reaktion mit <A HREF="../../w/wa/wasser.html" title="Wasser">Wasser</A> und <A HREF="../../s/sa/sauerstoff.html" title="Sauerstoff">Sauerstoff</A> ist gediegenes Eisen nicht stabil. Es tritt daher in <A HREF="../../l/le/legierung.html" title="Legierung">Legierung</A> mit <A HREF="../../n/ni/nickel.html" title="Nickel">Nickel</A> nur in Eisenmeteoriten auf sowie in Basalten, in denen es manchmal zu einer <A HREF="../../r/re/reduktion__begriffskla_rung_.html" title="Reduktion (Begriffsklärung)">Reduktion</A> von eisenhaltigen Mineralen kommt.<p> <A NAME="Anwendungen"><H2>Anwendungen</H2><p> Eisen ist mit 95 Gewichtsprozent das weltweit meistgebrauchte Metall. Der Grund dafür liegt in seiner weiten Verfügbarkeit, die es preiswert macht, sowie der Festigkeit und Zähigkeit von Eisenlegierungen, die es in vielen Bereichen nützlich macht. Viel Eisen wird bei der Herstellung von <A HREF="../../a/au/automobil.html" title="Automobil">Autos</A>, Schiffen und im Hochhausbau (<A HREF="../../s/st/stahlbeton.html" title="Stahlbeton">Stahlbeton</A>) eingesetzt.<p> Eisen ist eines der drei ferromagnetischen Metalle (<A HREF="../../k/ko/kobalt.html" title="Kobalt">Kobalt</A> und <A HREF="../../n/ni/nickel.html" title="Nickel">Nickel</A> sind die anderen) und erlaubt damit den großtechnischen Einsatz des Elektomagnetismus in Generatoren, Transformatoren und Elektromotoren.<p> Reines Eisenpulver wird nur in der Chemie verwendet. Industriell sind verschiedene Stähle verbreitet. Eisen wird in den folgenden Formen genutzt:<p> <ul><li> Roheisen enthält 4-5 % Kohlenstoff sowie unterschiedliche Anteile an <A HREF="../../s/sc/schwefel.html" title="Schwefel">Schwefel</A>, <A HREF="../../p/ph/phosphor.html" title="Phosphor">Phosphor</A> und <A HREF="../../s/si/silizium.html" title="Silizium">Silizium</A>. Es ist ein Zwischenprodukt in der Herstellung von Gusseisen und Stahl. </li><li> <A HREF="../../g/gu/gusseisen.html" title="Gusseisen">Gusseisen</A> enthält 2-4,5 % Kohlenstoff und weitere Legierungselemente wie z. B. Silizium und <A HREF="../../m/ma/mangan.html" title="Mangan">Mangan</A>. In Abhängigkeit von der Abkühlgeschwindigkeit liegt der Kohlenstoff im Gusseisen als <A HREF="../../c/ca/carbid.html" title="Carbid">Karbid</A> oder elementar als <A HREF="../../g/gr/graphit.html" title="Graphit">Graphit</A> vor. In Anlehnung an das Aussehen der Bruchflächen spricht man im ersten Fall von weißem und im zweiten Fall von grauem Gusseisen. Gusseisen ist sehr hart und spröde. Es lässt sich gewöhnlich nicht plastisch verformen. </li><li> <A HREF="../../s/st/stahl.html" title="Stahl">Stahl</A> enthält zwischen 0 % und 2,5 % Kohlenstoff. Im Gegensatz zu Gußeisen ist er plastisch umformbar. Durch Legieren sowie eine geeignete Kombination von thermischer Behandlung und plastischer Unformung können die mechanischen Eigenschaften des Stahls in weiten Grenzen variiert werden.<p> </li></ul><A NAME="Geschichte"><H2>Geschichte</H2><p> <A NAME="Naher Osten"><H3>Naher Osten</H3><p> Der älteste menschliche Gebrauch von Eisen stammt aus <A HREF="../../s/su/sumer.html" title="Sumer">Sumer</A> und <A HREF="../../a/a_/a_gypten.html" title="Ägypten">Ägypten</A>, etwa 4000 v. Chr. Es handelte sich um gediegenes Eisen von Meteoriten, und wurde zur Dekoration oder als Speerspitze benutzt. Es wurde nicht durch Schmelzen oder Schmieden, sondern durch Methoden der Steinbearbeitung (<A HREF="../../s/st/steinzeit.html" title="Steinzeit">Steinzeit</A>) bearbeitet.<p> Zwischen 3000 und 2000 v. Chr. findet man verhüttetes Eisen (vom Meteoriteisen durch die Abwesenheit von Nickel unterscheidbar) in <A HREF="../../m/me/mesopotamien.html" title="Mesopotamien">Mesopotamien</A>, <A HREF="../../k/kl/kleinasien.html" title="Kleinasien">Anatolien</A> und Ägypten. Es scheint nur zeremoniell genutzt worden zu sein, und war wertvoller als Gold. Eine mögliche Herkunft ist als Nebenprodukt bei der Bronzeherstellung als Schwammeisen.<p> Zwischen 1600 und 1200 v. Chr. wurde Eisen verstärkt genutzt; es löste Bronze allerdings noch nicht ab. Seit 1200 fand dann im Nahen Osten der Übergang von der <A HREF="../../b/br/bronzezeit.html" title="Bronzezeit">Bronzezeit</A> zur <A HREF="../../e/ei/eisenzeit.html" title="Eisenzeit">Eisenzeit</A> statt. Es wird vermutet, dass nicht die Materialüberlegenheit des Eisens, sondern ein Mangel an <A HREF="../../z/zi/zinn.html" title="Zinn">Zinn</A> (zur Bronzeherstellung notwendig) den Übergang auslöste.<p> Bei dem ersten eisenzeitlichen Verhüttungsschritt entstand Schwammeisen. Durch den Gebrauch von <A HREF="../../h/ho/holzkohle.html" title="Holzkohle">Holzkohle</A> bei der Weiterverarbeitung wurde dem Eisen Kohlenstoff zugefügt, mit dem Endresultat eines (zumindest oberflächlichen) Stahls. Durch <A HREF="../../h/ha/ha_rten.html" title="Härten">Härten</A> (d. h. abruptes Abkühlen, im allgemeinen in einer Flüssigkeit) entstanden Werkstücke mit einer Elastizität und Härte, die der Bronze überlegen war.<p> <A NAME="China"><H3>China</H3><p> Auch in China wurden die ersten Erfahrungen mit Eisen an Meteoriteisen gewonnen. Erste archäologische Spuren von Schmiedeeisen finden sich im Nordwesten, nahe Xinjiang, aus dem 8. vorchristlichen Jahrhundert. Man vermutet, dass diese Produkte, die mit den Methoden des Nahen Ostens erstellt wurden, durch Handel nach China gelangt sind.<p> Etwa 550 v. Chr, in der späteren Zhou-Dynastie (1122 bis 256 v. Chr), fand mit der Entwicklung des Hochofens ein entscheidender technischer Durchbruch statt: die Produktion von Gusseisen wurde möglich.<p> <A NAME="Europa"><H3>Europa</H3><p> Da europäische Verarbeitungstechniken nur Temperaturen von knapp 1.300 °C erreichten, fand die Entwicklung von <A HREF="../../g/gu/gusseisen.html" title="Gusseisen">Gusseisen</A> erst im 14. Jahrhundert in <A HREF="../../s/sc/schweden.html" title="Schweden">Schweden</A> (Lapphyttan und Vinarhyttan) statt. Mit der Kanonenkugel verbreitete sich die Gusseisenverarbeitung schnell über ganz Europa.<p> Als die schwindenden Wälder den wachsenden Holzkohlebedarf zur Eisengewinnung in <A HREF="../../g/gr/groa_britannien__insel_.html" title="Großbritannien (Insel)">Großbritannien</A> nicht mehr decken konnten, wurde <A HREF="../../k/ko/kohle.html" title="Kohle">Kohle</A> (genauer das Kohleprodukt Koks) von Abraham Darby als Alternative entwickelt. Diese Umstellung, zusammen mit der Erfindung der <A HREF="../../d/da/dampfmaschine.html" title="Dampfmaschine">Dampfmaschine</A>, gilt als Beginn der <A HREF="../../i/in/industrielle_revolution.html" title="Industrielle Revolution">industriellen Revolution</A>.<p> <A NAME="Vorkommen"><H2>Vorkommen</H2><p> Eisen ist zusammen mit Nickel vermutlich der Hauptbestandteil des Erdkerns. Das Wechselspiel von festem Eisen im inneren und flüssigem Eisen im äusseren Kern erzeugt vermutlich das <A HREF="../../e/er/erdmagnetfeld.html" title="Erdmagnetfeld">Erdmagnetfeld</A>. Mit einem Anteil von 5 % ist Eisen aber auch eines der häufigeren Elemente der <A HREF="../../e/er/erdkruste.html" title="Erdkruste">Erdkruste</A>. Die ersten Quellen die ausgebeutet wurden, sind <A HREF="../../e/ei/eisenerz.html" title="Eisenerz">Raseneisenerz</A> und offenliegende Erze. Heute wird vor allem 40%iges Magneteisenerz genutzt.<p> Das wichtigste Mineral zur Eisengewinnung ist <A HREF="../../h/ha/ha_matit.html" title="Hämatit">Hämatit</A>, welches größtenteils aus Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> besteht. Das Eisen wird durch chemische Reduktion mit Kohlenstoff im <A HREF="../../h/ho/hochofen.html" title="Hochofen">Hochofen</A> gewonnen; dabei treten Temperaturen von etwa 2000 °C auf. Zuerst wird <A HREF="../../k/ko/koks__chemie_.html" title="Koks (Chemie)">Koks</A> dem Hochofen zugegeben, wo es mit dem in der Luft enthaltenen <A HREF="../../s/sa/sauerstoff.html" title="Sauerstoff">Sauerstoff</A> zu <A HREF="../../k/ko/kohlenmonoxid.html" title="Kohlenmonoxid">Kohlenmonoxid</A> reagiert:<p> <dl><dd> 2 C + O<sub>2</sub> → 2 CO<p> </dd></dl>Das Kohlenmonoxid reagiert mit dem Eisenoxid:<p> <dl><dd> 3 CO + Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> → 2Fe + 3CO<sub>2</sub><p> </dd></dl>Aufgrund der hohen Reaktionstemperatur ist das entstehende Eisen flüssig. Allerdings enthält es noch Verunreinigungen in Form von <A HREF="../../s/si/siliziumdioxid.html" title="Siliziumdioxid">Siliziumdioxid</A>. Durch Zugabe von <A HREF="../../k/ka/kalziumkarbonat.html" title="Kalziumkarbonat">Kalk</A> (CaCO<sub>3</sub>) wird das Siliziumdioxid als Schlacke abgesondert. Ein erster Reaktionsschritt wandelt den Kalk in Kalziummonoxid um:<p> <dl><dd> CaCO<sub>3</sub> → CaO + CO<sub>2</sub><p> </dd></dl>Daraufhin reagiert das Kalziummonoxid mit dem Siliziumdioxid:<p> <dl><dd> CaO + SiO<sub>2</sub> → CaSiO<sub>3</sub><p> </dd></dl>Die entstehende Schlacke wird im Tiefbau, früher auch als Dünger, eingesetzt.<p> Weltweit wurden im Jahre 2000 etwa 1.000 Megatonnen Eisenerz abgebaut, mit einem Wert von etwa 25 Mrd. Euro. Die bedeutendsten Eisenerzlieferanten sind <A HREF="../../c/ch/china.html" title="China">China</A>, <A HREF="../../b/br/brasilien.html" title="Brasilien">Brasilien</A>, <A HREF="../../a/au/australien__staat_.html" title="Australien (Staat)">Australien</A>, <A HREF="../../r/ru/russland.html" title="Russland">Russland</A> und <A HREF="../../i/in/indien.html" title="Indien">Indien</A>. Zusammen liefern sie etwa 70 % des Weltbedarfs. Aus den 1.000 Mt Erz wurden etwa 572 Mt Eisen gewonnen. Zusätzlich wird aus Schrott noch neues Eisen gewonnen.<p> <A NAME="Abbau"><H2>Abbau</H2><p> Eisenerz wird im Tagebau und Tiefbau (Untertagebau) gewonnen. Dort, wo die als abbauwürdig erkannten Eisenerzlagerstätten offen zutage treten, kann das Erz im weniger aufwändigen Tagebau gewonnen werden. Heute wird Eisenerz hauptsächlich in Südamerika bes. Brasilien, im Westen Australiens, in China, in Ost-Europa (z.B. Ukraine) und Kanada auf diese Weise abgebaut.<p> Diese Länder verdrängten in den letzten Jahren die ursprünglich bedeutendsten Eisenerz-Förderländer wie Frankreich, Schweden oder auch Deutschland selbst, dessen letzte Eisenerzgrube in der Oberpfalz 1987 geschlossen wurde.<p> Allerdings stellt der relativ leichte Abbau auch ein großes Problem dar: Der Export von Rohstoffen ist nach wie vor die Haupteinnahmequelle vieler ärmerer Staaten. Entsprechend hemmungslos stürzen sich viele der hochverschuldeten Tropenländer auf diese Ressourcen, meist auf Kosten von Mensch und Umwelt. Riesige Erz-Abbaugebiete wie die Ok Tedi-Mine in Papua-Neuguinea zerstören nicht nur den Regenwald auf ihrem eigentlichen Gebiet, sondern in weitem Umkreis die ganze Landschaft. Denn hochgiftige Abwässer und Schlämme kippen die Minenbetreiber einfach in die Gegend, von wo sich das Gift durch die Flüsse verteilt - so dass stromabwärts am Ok Tedi der Fischverzehr für die traditionelle Bevölkerung zur Gesundheitsgefahr wurde.<p> Vom Bergwerk gelangt das Eisenerz selten unmittelbar zu den Lagerplätzen der Hütten. Meist müssen erst weite Transportwege auf dem Land und auf dem Meer mit mehrfachem Umladen überwunden werden.<p> Vor der weiteren Verarbeitung wird das Erz schließlich zerkleinert und gemahlen. Danach werden die Erzkörner nach ihrer Größe sortiert und gesintert. Das heißt, es werden kleine Körner ,,zusammengeklebt", denn nur so ist die Verwendung im Hochofen möglich.<p> <A NAME="Verbindungen"><H2>Verbindungen</H2><p> Eisen bildet zweiwertige und dreiwertige Oxide. Da diese keine feste Schutzschicht bilden, oxidiert (d. h. verrostet) ein der Atmosphäre ausgesetzter Eisenkörper vollständig.<p> Häufige Eisenoxidationsstufen und -verbindungen: <ul><li> Fe<sup>2+</sup>, </li><li> Fe<sup>3+</sup>, </li><li> Fe<sup>4+</sup>, kommt in einigen Enzymen vor (z. B. Peroxidase). </li><li> Fe<sup>6+</sup>, ist selten (z. B. K<sub>2</sub>FeO<sub>4</sub>) </li><li> Fe<sub>3</sub>C<p> </li></ul>Die Fe<sup>2+</sup> bzw. Fe<sup>3+</sup> Ionen können als lösliches bzw. unlösliches Berliner- /Turnbulsblau mithilfe von Kaliumhexacyanoferrat(II/III) (bei 2+ III benutzen und bei 3+ II benutzen) nachgewiesen werden.<p> <A NAME="Isotope"><H2>Isotope</H2><p> Eisen hat vier natürlich vorkommende, stabile <A HREF="../../i/is/isotop.html" title="Isotop">Isotope</A>, mit den relativen Häufigkeiten: <sup>54</sup>Fe (5,8 %), <sup>56</sup>Fe (91,7 %), <sup>57</sup>Fe (2,2 %) and <sup>58</sup>Fe (0,3 %). Das Isotop <sup>60</sup>Fe hat eine <A HREF="../../h/ha/halbwertszeit.html" title="Halbwertszeit">Halbwertszeit</A> von 1,5 Millionen Jahren. Die Existenz von <sup>60</sup>Fe zu Begin der Entstehung des Planetensystems konnte durch den Nachweis einer Korrelation zwischen den Häufigkeiten von <sup>60</sup><A HREF="../../n/ni/nickel.html" title="Nickel">Ni</A>, dem Zerfallsprodukt von <sup>60</sup>Fe, und den Häufigkeiten der stabilen Fe-Isotope in einigen Phasen mancher Meteoriten (z. B. in den Meteoriten <em>Semarkona</em> und <em>Chervony Kut</em>) nachgewiesen werden. Möglicherweise spielte die freigesetzte Energie beim radioaktiven Zerfall von <sup>60</sup>Fe, neben der Zerfallsenergie des ebenfalls vorhandene radioaktivem <sup>26</sup><A HREF="../../a/al/aluminium.html" title="Aluminium">Al</A>, eine Rolle beim Aufschmelzen und der Differenzierung der <A HREF="../../a/as/asteroid.html" title="Asteroid">Asteroiden</A> direkt nach ihrer Bildung vor etwa 4,6 Milliarden Jahren. Heute ist alles ursprünglich vorhandene <sup>60</sup>Fe vollständig in <sup>60</sup>Ni zerfallen. Die Verteilung von Nickel- und Eisenisotopen in Meteoriten erlaubt es, die Isotopen- und Elementehäufigkeit bei der Bildung des Sonnensystems zu messen, und die vor und während der Bildung des Sonnensystems vorherrschenden Bedingungen zu erschließen.<p> Nur das Eisenisotop <sup>57</sup>Fe besitzt einen Kernspin, und findet darum Anwendung in der Chemie und Biochemie.<p> <A NAME="Biologie"><H2>Biologie</H2><p> Eisen ist ein essentielles <A HREF="../../s/sp/spurenelement.html" title="Spurenelement">Spurenelement</A> für fast alle Lebewesen. Als Zentralatom im <A HREF="../../h/ha/ha_moglobin.html" title="Hämoglobin">Hämoglobin</A> und <A HREF="../../m/my/myoglobin.html" title="Myoglobin">Myoglobin</A> ist es in vielen Tieren, für Sauerstofftransport und -speicherung verantwortlich. In diesen Proteinen ist es von einem planaren Porphyrinring umgeben. Weiter ist Eisen Bestandteil von Eisen-Schwefel-Komplexen (Iron-Sulphur-Cluster) in vielen Enzyme, z. B. Nitrogenasen und Hydrogenasen . Als dritte wichtige Klasse der Eisenenzyme sind die sog. Nicht-Häm-Eisenenzyme zu nennen, z.B. die <A HREF="../../m/me/methan_monooxygenase.html" title="Methan-Monooxygenase">Methan-Monooxygenase</A>, Ribonukleotid-Reduktase und das <A HREF="../../h/ha/ha_merythrin.html" title="Hämerythrin">Hämerythrin</A>. Diese Proteinen nehmen in verschiedensten Organismen Aufgaben der Sauerstoffaktivierung, Sauerstofftransport, Redoxreaktionen und Hydrolysen wahr.<p> Infizierende Bakterien nutzen oft Eisen, so dass ein Abwehrmechanismus des Körpers das 'Verbergen' von Eisen ist.<p> <A NAME="Vorsichtsmaßnahmen"><H2>Vorsichtsmaßnahmen</H2><p> Obwohl Eisen ein wichtiges Spurenelement für den Menschen ist, kann zu viel Eisen im Körper <font color="red">giftig</font> sein. Zu große Mengen an Fe<sup>2+</sup>-Ionen reagieren mit Peroxiden, wobei freie Radikale entstehen. Im Normalzustand werden letztere durch körpereigene Prozesse kontrolliert.<p> Etwa 1 Gramm Eisen verursacht bei einem zweijährigen Kind ernste Vergiftungserscheinungen, 3 Gramm können tödlich sein. Langandauernde Überversorgung mit Eisen führt zu Hämochromatose (Eisenspeicherkrankheit). Das Eisen reichert sich in der <A HREF="../../l/le/leber.html" title="Leber">Leber</A> an, und führt dort zu <A HREF="../../s/si/siderose.html" title="Siderose">Siderose</A> (Ablagerung von Eisensalzen) und Organschäden. Daher sind Eisenpräparate nur bei Eisenmangel zu empfehlen.<p> <A NAME="Siehe auch"><H2>Siehe auch</H2><p> <ul><li> <A HREF="../../e/ei/eisen_stoffwechsel.html" title="Eisen-Stoffwechsel">Eisen-Stoffwechsel</A> </li><li> <A HREF="../../r/ro/rost__korrosion_.html" title="Rost (Korrosion)">Rost (Korrosion)</A><p> </li></ul><p> <p> <p> <p> <p> <p> <p> <p> <p> <p> <p> <p></div><br><div id=footer><table border=0><tr><td> <small>Dies ist ein Artikel aus der freien Enzyklopädie <a href="http://de.wikipedia.org">Wikipedia</a>. Stand: August 2004. Der Artikel steht unter der <a href="http://www.gnu.org/licenses/fdl.txt">GNU Free Documentation License</a>.</small></td></tr></table></div>