الوزن النوعي للحديد وخصائصه واستخداماته وجدول القيم
الحديد عنصر من المجموعة الثامنة في المجموعة الفرعية الجانبية للجدول الدوري، وهو من أكثر المعادن انتشارًا في القشرة الأرضية ويأتي ثانيًا بعد الألومنيوم. وفي صورته البسيطة معدن أبيض مطاوع ذو مسحة فضية. وله قدرة عالية على التفاعل الكيميائي، ولا سيما التآكل في الهواء عند ارتفاع الرطوبة والحرارة. ويحترق الحديد النقي في الأكسجين الخالص، وقد يشتعل ذاتيًا في الهواء عندما يكون مسحوقًا دقيقًا.
يُقصد باسم الحديد عادة سبائكه المختلفة التي لا يزيد محتوى شوائبها على 0,8 بالمئة، وهي تحسن لدونة المعدن النقي وليونته. وتُستخدم سبائك الكربون، أي الفولاذ بمحتوى كربون حتى 2,14 بالمئة، والحديد الزهر بمحتوى يزيد على 2,14 بالمئة، وكذلك سبائك مضافًا إليها معادن سبائكية. ونادرًا جدًا ما يوجد الحديد نقيًا في الطبيعة، وغالبًا ما يوجد في النيازك الحديدية النيكلية. ويحتل المرتبة الرابعة عالميًا من حيث الانتشار.
جدول الوزن النوعي للحديد
لأن الحديد مادة معقدة، لا يمكن حساب وزنه، وتحديدًا وزنه النوعي، ذاتيًا في الظروف الميدانية، بل تُجرى هذه الحسابات في مختبرات كيميائية متخصصة. ومع ذلك، فإن متوسط وزنه النوعي معروف ويبلغ 7,874 غ/سم³.
لتيسير الحساب، يعرض الجدول أدناه الوزن النوعي للحديد ووزنه بحسب وحدات القياس.
جدول وزن الحديد
| المادة | الوزن النوعي (غ/سم³) | وزن 1 م³ (كغ) |
| الحديد | 7,874 | 7874 |
خصائص الحديد
الحديد معدن نموذجي أبيض ذو مسحة فضية ورمادية. ويتمتع بلدونة جيدة وخصائص مغناطيسية واضحة، كما تتغير خصائصه بدرجة كبيرة بفعل الشوائب.
ينقسم العنصر إلى أربع صور بلورية:
- حديد ألفا. تكون له عند درجة حرارة الغرفة شبكة مكعبة مركزية الجسم، ويكون حديديّ المغناطيسية تحت نقطة كوري التي تقارب 770 °C. وتبقى هذه البنية حتى نحو 912 °C.
- حديد بيتا. اسم تاريخي للحالة غير المغناطيسية من حديد ألفا فوق نقطة كوري، ولا تظهر فيها شبكة بلورية جديدة مستقلة.
- حديد غاما. تكون له شبكة مكعبة متمركزة الوجوه في النطاق من نحو 912 إلى 1394 °C.
- حديد دلتا. تعود له شبكة مكعبة مركزية الجسم فوق نحو 1394 °C وحتى الانصهار.
يشكل الحديد نحو 95 بالمئة من مجمل الإنتاج المعدني تقريبًا، مما يجعله من أكثر المعادن طلبًا في العالم. ومن أبرز استخداماته:
- مكوّنًا أساسيًا للحديد الزهر والفولاذ
- دخوله في سبائك قائمة على مكونات أخرى
- استخدام أكسيد الحديد لإنتاج أجهزة ذاكرة الحاسوب طويلة الأمد
- استخدام مسحوق الحديد حبرًا في طابعات الليزر أحادية اللون
- إنتاج المحركات الكهربائية والمحولات
- حفر لوحات الدوائر المطبوعة
الأسئلة الشائعة
كم يزن 1 م³ من الحديد؟
عند كثافة تقارب 7,874 غ/سم³، يزن متر مكعب واحد من الحديد النقي نحو 7874 كغ. وقد تختلف كثافة الفولاذ والحديد الزهر بسبب الكربون والعناصر السبائكية.
ما الفرق بين الحديد والفولاذ والحديد الزهر؟
الحديد عنصر كيميائي، أما الفولاذ والحديد الزهر فهما سبائك منه مع الكربون وعناصر أخرى، ولذلك لا تتطابق خصائصها وكثافتها تمامًا.
لماذا يصدأ الحديد؟
يتفاعل الحديد في الهواء الرطب مع الأكسجين والماء، فتتكون أكاسيد وهيدروكسيدات الحديد. وتحد الطلاءات الواقية وإضافة عناصر سبائكية والدهان من التآكل.