Vas forrásának megtekintése

{{egyért2|a kémiai elemről|Vas (egyértelműsítő lap)}}
{{Vas/Táblázat}}
A '''vas''' [[fémek|fémes]] tulajdonságú [[kémiai elem]], [[rendszám (kémia)|rendszáma]] a [[Kémiai elemek periódusos rendszere|periódusos rendszer]]ben 26, atomtömege 55,845 g/mol. A [[vegyjel]]e '''Fe''', ami a [[latin nyelv|latin]] ferrum szóból ered, [[nyelvújítás]]kori neve ''vasany''.<ref name=kfki>{{cite web| url       = http://www.kfki.hu/chemonet/hun/teazo/gyujt/nyelv2.html| title     = A magyar kémiai szaknyelv kialakulása| accessdate= 2010-12-03| author    = Szőkefalvi-Nagy Zoltán| coauthors = Szabadváry Ferenc| year      = 1972| work      = A  kémia története Magyarországon| publisher = Akadémiai Kiadó}}</ref> Elemi állapotban szürkésfehér, szívós, jól alakítható fém. A földkéreg 4,8% vasat tartalmaz különböző vegyületek alakjában, elemi vas a természetben nem található (eltekintve a meteoritvastól). Az elemek közül ennél több csak oxigénből, szilíciumból és alumíniumból van. A vas ipari fontosságú elem. Érceiből redukálással állítják elő. Először a [[nyersvasgyártás]]i eljárással nyersvasat, [[öntészet]]i célra [[öntöttvas]]at, az [[acélgyártás]] műveleteivel [[acél]]t állítanak elő.

== Tulajdonságai ==
=== Reakciói ===
<!-- EZ A RÉSZ ITT NAGYON ZAVAROS! AKIK ÉRTENEK HOZZÁ, PL. KÉMIKUSOK, ALAPOSAN DOLGOZZÁK ÁT !!!!! -->
* Elemekkel:
** Oxigénnel: <math>\mathrm{4 \ Fe + 3 \ O_2 \rightarrow 2 \ Fe_2O_3}</math>
** Halogénekkel (Cl, Br, I) is Fe<sup>3+</sup> ionná oxidálódva pl. FeCl<sub>3</sub> vagy FeBr<sub>3</sub> halogenideket alkot, jóddal +2-ig oxidálódik (az FeI<sub>3</sub> instabil, mg-os mennyiségben előállítható fekete anyag).
** Kénnel (S) csak Fe<sup>2+</sup>(ferro-) ionná oxidálódik mert a kén nem annyira oxidatív, azonban nem FeS hanem FeS2 sztöchiometriai összetételű pirit képződik.
* Vízzel nem reagál, ha az oxigénmentes, desztillált víz, de ha a vízben van oldott oxigén, akkor rozsda (FeO(OH) vagy Fe(OH)<sub>3</sub>·Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>) keletkezik.
* Savakkal:
** A híg szervetlen savak (HCl, HNO<sub>3</sub>…) mind reagálnak vele, kénsavval és sósavval csak +2-ig oxidálódik, de így nem stabil, lassan (hetek, hónapok alatt) alakul át Fe<sup>3+</sup> (ferri-) vegyületekké.
** A tömény szervetlen savak passziválják, védőréteg alakul ki a felszínén, ami megakadályozza a további reakciót (a HCl csak vízmentesen passziválja), ezért a tömény savakat vastartályban lehet szállítani.
** A híg szerves savak (CH<sub>3</sub>COOH, C<sub>3</sub>H<sub>4</sub>(OH)(COOH)<sub>3</sub>...) lassan, de oldják. Közben [[hidrogén]] gáz fejlődik.
* Lúgokkal nem reagál, nem amfoter fém.
* A pozitívabb standard elektródpotenciálú fémeket redukálni tudja, sóikban a helyüket átveszi.

A vas levegőn csak magas hőmérsékleten ({{szám|1250|K}}) oxidálódik. Ekkor vas(II)-vas(III)-oxid (FeO, Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>) keletkezik. A száraz klórgáz és a cseppfolyós klór közönséges körülmények között a vasat nem támadja meg, ezért hozható a [[klór]] vaspalackokban forgalomba. Viszont [[víz]]nyomok jelenlétében a vas már szobahőmérsékleten is reagál a klórral. A jód {{szám|100|C}}-on reagál a vassal. Ekkor a vas vas(II)-jodiddá (FeI<sub>2</sub>) oxidálódik. Hevítés hatására [[kén]]nel és [[foszfor]]ral is reakcióba lép, nitrogénnel azonban magas hőmérsékleten sem reagál. Finom eloszlású por alakban, oxigén jelenlétében öngyulladásra hajlamos (pirofóros vas).

=== Kémiai tulajdonságai ===
Vegyületeiben főként 
A Fe<sup>2+</sup> ion-vegyületek zöld színűek, az aniontól függően, de ezek a sók nem stabilak, levegőn átalakulnak sárga színű Fe<sup>3+</sup> vegyületekké. A kettős szulfátok stabilabbak – például a [[Mohr-só|''Mohr''-só]], ennek képlete Fe(NH<sub>4</sub>)<sub>2</sub>(SO<sub>4</sub>)<sub>2</sub> –, de levegőn lassan ezek is oxidálódnak. A vas(III)-oxalát ellenben fény hatására vas(II)-oxaláttá alakul (Fe<sub>2</sub>(C<sub>2</sub>O<sub>4</sub>)<sub>3</sub> → 2 Fe(COO)<sub>2</sub>+2 CO<sub>2</sub>).

A Fe<sup>2+</sup> iont tartalmazó vas(II)-vegyületek [[redukálószer|redukáló]] tulajdonságúak (legerősebben [[lúgos kémhatás|lúgos]] közegben), könnyen [[oxidáció|oxidálódnak]] stabilabb vas(III)-vegyületekké. Bár a vas [[oxidációs szám]]a vegyületeiben leggyakrabban +2 vagy +3, egyes ritka vegyületeiben (a [[ferrát]]okban) a vas oxidációs száma +6 is lehet.

Reakcióképessége miatt kísérő elemeitől nehezen, hosszadalmas laboratóriumi műveletekkel is csak részben sikerül megtisztítani. A színvasnak minősíthető fém is csak mintegy 99,998% Fe-t tartalmaz; ezt főleg kísérleti célokra használják. Ipari célra – amennyiben tiszta vasra van szükség – nem ennyire tiszta, hanem gazdaságosabban előállítható vasfajtákat használnak, például az elektrolitvasat, vagy a túloxidálással készült ''Armco''-vasat.

=== Fizikai tulajdonságai ===
A vas {{szám|1538|C}}-on olvad. Az olvadt vas hűlés közben ugyanezen a hőmérsékleten szabályos rendszerbeli, térben középpontos kockarácsú       (térközepes köbös) kristályokká dermed; a kockarács élei {{szám|0.293|nm}} hosszúak. További hűlés során a kristályszerkezet megváltozik az ''A''<sub>4</sub> = {{szám|1394|C}} hőmérsékleten: felületen középpontos (lapcentrált) rácsúak lesznek, a rácselem élei {{szám|0.368|nm}}-re változnak. Miközben az acél tovább hűl, ''A''<sub>3</sub> = {{szám|912|C}} hőmérsékleten a kristályok ismét térben középpontos kockarácsúak lesznek, a rácselem mérete {{szám|0.290|nm}}. Ezután több átalakulásra már nem kerül sor; szobahőmérsékleten a vas szintén tércentrált kockarácsú, csupán az élei rövidülnek meg {{szám|0.286|nm}}-re a zsugorodás miatt.

A vasnak tehát három kristályos módosulata van: 1538 és {{szám|1394|C}} között a δ-vas, 1394 és {{szám|912|C}} között a γ-vas, {{szám|912|C}}-nál kisebb hőmérsékleten pedig az α-vas állandó. Látható, hogy az α(δ)- és az α-vas azonos rácsszerkezetű, csupán a rácselemük méretében különböznek egymástól, ami pedig a hőtágulással magyarázható (ebből adódik jelzésük egyezősége is). Régebben megkülönböztették a β-vasat is, de ez csak a mágnesezhetőség határát ({{szám|762|C}}) jelölte, nem külön módosulat. Fontos megjegyezni, hogy a vas módosulatainak a [[sűrűség]]e (fajtérfogata) különböző. Ennek az az oka, hogy az α-vas kockarácsában a vasatomok nem olyan szorosan helyezkednek el, mint a γ-vaséban.

A vas legfontosabb [[ötvözet]]e az [[acél]], ami ötvözőként szenet és más ötvözőelemeket tartalmaz. Az ötvözők, de a szándék nélkül vasba került többi elem hatására is, az acél keményebbé, szilárdabbá – bizonyos határon túl pedig akár rideggé is – válik.

A vas az elektromosságot és a hőt közepesen vezeti, és mágnesezhető. A vason kívül csak két másik fémes elem, a [[kobalt]] és a [[nikkel]] mágnesezhető.

<center>
A vas gőznyomása<ref>{{cite web |url=http://www.nist.gov/data/PDFfiles/jpcrd298.pdf |title=Thermodinamic Properties of Iron and Silicon |first=P. D. |last=Desai |work=nist.gov |year=2008 |accessdate=8 June 2012 |archívurl=https://web.archive.org/web/20120920211244/http://www.nist.gov/data/PDFfiles/jpcrd298.pdf |archívdátum=2012-09-20 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20120920211244/http://www.nist.gov/data/PDFfiles/jpcrd298.pdf |archivedate=2012-09-20 }}</ref>
{| {{széptáblázat}}
|rowspan="2"|állapot ||colspan="2" align="center"|''T''||colspan="2" align="center"|''p''
|-
| K||°C||atm||Pa
|-
| alfa||298,15||25||1,65E-65||1,672E-60
|-
| ||300||27||4,65E-65||4,712E-60
|-
| ||400||127||5,65E-47||5,725E-42
|-
| ||500||227||3,96E-36||4,012E-31
|-
| ||600||327||6,61E-29||6,698E-24
|-
| ||700||427||9,32E-24||9,443E-19
|-
| ||800||527||6,62E-20||6,708E-15
|-
| ||900||627||6,40E-17||6,485E-12
|-
| ||1000||727||1,52E-14||1,540E-09
|-
| ||1100||827||1,29E-12||1,307E-07
|-
| alfa||1185||912||3,06E-11||3,101E-06
|-
| gamma||1185||912||3,06E-11||3,101E-06
|-
| ||1200||927||5,10E-11||5,168E-06
|-
| ||1220||947||1,00E-10||1,013E-05
|-
| ||1296||1023||1,00E-09||1,013E-04
|-
| ||1300||1027||1,12E-09||1,135E-04
|-
| ||1382||1109||1,00E-08||1,013E-03
|-
| ||1400||1127||1,58E-08||1,601E-03
|-
| ||1480||1207||1,00E-07||1,013E-02
|-
| ||1500||1227||1,55E-07||0,016
|-
| ||1593||1320||1,00E-06||0,101
|-
| ||1600||1327||1,13E-06||0,114
|-
| gamma||1667||1394||3,75E-06||0,380
|-
| delta||1667||1394||3,75E-06||0,380
|-
| ||1700||1427||6,51E-06||0,660
|-
| ||1726||1453||1,00E-05||1,013
|-
| ||1800||1527||3,05E-05||3,090
|-
| delta||1811||1538||3,58E-05||3,627
|-
| folyadék||1811||1538||3,58E-05||3,627
|-
| ||1888||1615||1,00E-04||10,13
|-
| ||2000||1727||3,78E-04||38,30
|-
| ||2091||1818||1,00E-03||101,32
|-
| ||2200||1927||2,87E-03||290,80
|-
| ||2346||2073||1,00E-02||1013,25
|-
| ||2400||2127||1,53E-02||1550,27
|-
| ||2600||2327||6,17E-02||6251,75
|-
| ||2678||2405||1,00E-01||10132,50
|-
| ||2800||2527||2,01E-01||20366,32
|-
| ||3000||2727||5,53E-01||56032,72
|-
| ||3110||2837||1,00E+00||101325,00
|-
| folyadék||3200||2927||1,33E+00||134559,60
|}
</center>
Az adatok az elemi állapotú vasra vonatkoznak. Ipari célokra szénacélt, illetve öntöttvasat gyártanak, amelyeknek alacsonyabb az olvadáspontja (az oldatok fagyáspontcsökkenésének törvénye szerint). A ledeburit például 4,3%-os összetételű eutektikuma a vasnak és a [[szén]]nek (azaz: 66% vaskarbidnak) {{szám|1147|C}}-os olvadásponttal. Ezen a hőmérsékleten az elemi vas még szilárd halmazállapotú.

[[Spektrum]]vonalának hullámhossza {{szám|617.3|nm}}.<ref>''Astronomy'' magazin melléklete: ''Opening a New Window on the Sun'', 2013</ref>

== Előállítása ==
{{Bővebben|Nyersvasgyártás}}
{{Bővebben|Acélgyártás}}

== Története ==
A [[sumer nyelv]]ben már megjelenik a vasat jelentő szó AN.BAR formában. Jellemző módon az összetétel eleje ([[An|AN]]) az égre utal, a BAR pedig egy sok jelentésű szó. A szó szerinti fordítása valószínűleg „égi fém”<ref>A vas [[Ógörög nyelv|ógörög]] elnevezése, a ''sziderosz'' is hasonló jelentésű szó. Forrás: [[wiktionary:sidero-|sidero - Wiktionary, the free dictionary]].</ref>, amely arra utal, hogy először a meteoritvassal ismerkedtek meg [[Mezopotámia|Mezopotámiában]] (ahol nincsenek érclelőhelyek). A vasat valószínűleg az ókori [[Anatólia|Anatóliában]] vagy a [[Kaukázus (hegység)|Kaukázusban]] kezdték el nagy mennyiségben felhasználni az [[i. e. 2. évezred]]ben. A legrégebbi vasszerszámot a [[Gízai nagy piramis|Kheopsz-piramisnál]] folytatott ásatásoknál találták. Annak, hogy fennmaradt, a sivatagi száraz klíma lehet a magyarázata. Arról nincs pontos tudásunk, hogy mikor és hogyan nyerték ki a vasat először vasércből. A felfedezést feltehetően egy tűzbe került vasércdarabon kialakuló változás megfigyelése indította el. Az első „kohók” széljárta helyeken kapart kis gödrök voltak, amelyekben faszénnel kevert vasércet izzítottak. A vasérc redukálódott, azaz oxigéntartalma eltávozott, visszamaradt a vas, amiről a salakot kovácsolással el lehetett távolítani, az acélszerű terméket pedig fel lehetett használni.

== Előfordulása ==
A nehézfémek közül a természetben a vas a legelterjedtebb. A [[csillag]]ok energiatermelési folyamatai során ugyanis, mint a könnyű [[atom]]ok egyesülésének energetikai végállomásaként, a szupernovákból kidobódó 56-os tömegszámú nikkel és a belőle rövid felezési idő után létrejövő vas végtermékként, „hulladékként” jelenik meg. Ezért a vas gyakori mind a [[meteorit]]okban, mind pedig a Föld-típusú [[bolygó]]k magjában, rendszerint valamennyi nikkel kíséretében.{{refhely|Ducrocq 1979|96. oldal}}

A vas a talajban különböző ásványok kristályrácsában, így a csillámokban, augitban, olivinben és biotitban található. Az adszorpciós komplexuson is megkötődhet Fe2<sup>+</sup>-, Fe<sup>3+</sup>-, vagy Fe(OH)<sup>2+</sup>-, Fe(OH)<sup>2+</sup>-ion formában. A talaj oldható Fe-tartalma általában kicsi, a pH csökkenésével növekszik, és csak erősen savanyú talajokban, pl. podzolokban jelentős mennyiségű. A Fe mozgékonysága a savanyú talajokban jó. Ennek következtében a feltalaj oldható Fe-tartalma a mélyebb rétegekbe mosódik, ott kicsapódik. A kelátok a vasat megvédik a kicsapástól, a vaskelátok oldatban maradnak.
A Fe mozgékonyságát a talajban nagymértékben befolyásolják az oxidációs, redukciós viszonyok. A Fe<sup>3+</sup>-ionok csak pH = 3 alatt stabilak, e fölött kicsapódnak, míg a Fe<sup>2+</sup>-ionok csak a semleges pont közelében csapódnak ki vas-hidroxid formájában. Az oxidáció a redox potenciál növekedésével fokozódik, és ennek következtében a Fe kicsapódása is nagyobb mérvű. A redox potenciál függ a pH-értéktől, növekvő pH-értékkel csökken, ezért a Fe oldhatósága annál kisebb, minél nagyobb a talaj pH-értéke. Mésztartalmú talajokon a növények Fe-ellátása ennek következtében veszélyeztetett. A Fe<sup>2+</sup> ↔ Fe<sup>3+</sup> átalakulás természetesen a talaj szellőzöttségétől is függ. A pangó víz elősegíti a redukciót. A kétértékű vas aránya a mélyebb talajrétegekben egyre nagyobb.

== Élettani szerepe ==
=== Növények ===
A növények számára elsősorban azért fontos, mert a fotoszintézis kulcsvegyületének, a klorofill bioszintézisében alapvető szerepet játszik, de a klorofillnak nem alkotója.

A vas egyébként nemcsak a klorofill bioszintéziséhez szükséges, de komponense nagyon sok fontos növényi enzim-rendszernek: a citokróm-oxidáz például az elektrontranszportért felelős. Vas a fő komponense a ferredoxinnak, amely a nitrátok és a szulfátok redukciójában játszik szerepet. Részt vesz a vas a NADP képződésében, tehát az energialáncban, továbbá az elemi nitrogén kémiai megkötését végző nitrogenáz molekula – a molibdénen kívül – fő komponensként vasatomokat tartalmaz.

A fontosabb vastartalmú enzimek (egy kivételével mind az oxido-reduktázok csoportjába tartoznak, ezen belül is döntő többségük a molekuláris oxigén, illetőleg hidrogén-peroxid átalakulásával kapcsolatban végzi tevékenységét): glutamát-szintetáz, ferredoxin-nitrát-reduktáz, szulfit-reduktáz (NADPH), citokróm-peroxidáz, kataláz, peroxidáz, lipoxigenázok, hidrogenáz.
 
A növényi levelek vastartalma 10–{{szám|1000|mg/kg}} nagyságrendben szokott mozogni: a legtöbb növénynél a kritikus alsó határt {{szám|50|mg/kg}} értékkel lehet megjelölni. A növények nagyobb foszfor-tartalma csökkenti a vas felvehetőségét: a P:Fe arány általában a 29:1 értékkel fejezhető ki. A növények vasellátása szempontjából a kioldható Fe(II)-formát tartják lényegesnek, de praktikusan a vas-ellátottság megbízható indikátora a klorofill mennyisége. A talajban lévő vas(III) forma a gyökereken keresztül történő vasfelvételnél általában vas(II)-formává alakul át és rendszerint komplexképző segítségével kerül a növények belsejébe. Az ionfelvételnél igen erős versengés folyik: a réz, a mangán és a cink – nagyobb mennyiségben – a vasfelvételt gátolják.

Közismert a növények életében a mészklorózisnak nevezett tünet, amikor a talajban levő nagyobb kalcium-karbonát-tartalom következtében kialakuló magasabb pH-érték miatt a vas felvétele gátolt, illetőleg a növényben levő vas nem tud részt venni a klorofill bioszintézisében. A fiatal levelek érközei világosodnak, sárgulnak, míg az erek zöldek maradnak. Egyszikűeknél jellegzetes hosszanti levélcsíkozottság jelentkezik. Súlyos hiány esetén a levelek szinte teljesen kifehérednek és a levelek erezete sem különül el a levéllemez többi részének színétől.
A vas hiányának következtében csökkent hajtásnövekedés, levél- és hajtáselhalás, valamint a szőlőnél bogyólerúgás alakulhat ki, amely jelentős termésveszteséghez vezethet. A vashiányra a gyümölcsösök és a szőlőültetvények különösen érzékenyek. A vas feleslege átlagos körülmények között gyakorlatilag ismeretlen.

=== Állatok ===
A vasat az állati élet is „felfedezte” magának, és a [[vér]] előállítására használta. A vas az oxigénnel való affinitás miatt alkalmas a [[hemoglobin]] létrehozására. A vas szilárdsági előnyeit azonban az életfolyamatok nem hasznosítják.{{refhely|Ducrocq 1979|96. oldal}}sokszor előfordul hogy az emlősök szervezetében hiperakció lép fel

== Jegyzetek ==
{{jegyzetek}}
== Források ==
* Alloway B. J. (1995): Heavy metals in soils, Blackie Academic and Professinal, London
* Filep GY. (1987): Talajtani alapismeretek I. Általános talajtan – DATE Mg. Kar jegyzet, Debrecen
* Filep GY. (1988): Talajkémia – Akadémia Kiadó, Bp.
* {{cite book|editor=[[Geleji Sándor]]|title=Vaskohászati enciklopédia VI. – Nyersvasgyártás|publisher=[[Akadémiai Kiadó]]|year=1955|location=Budapest}}
* Hargitai L. (1998): Talajtan és Agrokémia II. Jegyzet. Kertészeti és Élelmiszeripari Egyetem, Bp.
* {{cite book|editor =Horst Czichos| title=Hütte – A mérnöki tudományok kézikönyve| publisher=Springer Verlag| year=1993| location=Budapest| isbn=963-7775-50-1}} 
* Kádár I. (1992): A növénytáplálás alapelvei és módszerei. Akaprint, Bp.
* Kádár I. (1998): Talaj és környezet szennyeződése. GATE Mezőgazdasági Főiskolai Kar, Gyöngyös
* Kovács M. (1998): Talajjelző növények. Természetbúvár, 53. évf. 6. sz.
* Loch J. – Nosticzius Á. (2004): Agrokémia és növényvédelmi kémia, Mezőgazda Kiadó, Bp.
* Mengel K. (1976): A növények táplálkozása és anyagcseréje. Mezőgazdasági Kiadó, Bp.
* Pais I. (1999): A mikroelemek jelentősége az életben. Mezőgazda Kiadó, Bp.
* Patócs I. (szerk.) (1989): A növények táplálkozási zavarai és betegségei. Agroinform, Bp.
* Simon L. – Szilágyi M. (szerk.) (2003): Mikroelemek a táplálékláncban. Bessenyei György Kiadó, Nyíregyháza
* Stefanovits P. – Filep Gy. – Füleky Gy. (1999): Talajtan. Mezőgazda, Bp.
* Szabó S. A. – Regiusné M. Á. – Győri D. – Szentmihályi S. (1987): Mikroelemek a mezőgazdaságban I. (Esszenciális mikroelemek). Mezőgazdasági Kiadó, Bp.
* {{cite book|author=Verő József|authorlink=Verő József (kohómérnök)|title=Fémtan|publisher=Tankönyvkiadó|year=1969|location=Budapest}}
* {{hely|Ducrocq 1979}}{{cite book|author=Albert Ducrocq|title=Az ember regénye|publisher=Kossuth|year=1979|location=Budapest|isbn= 963 09 1300 3}}

== További információk ==
{{commonskat|Iron}}
* Agrokémia jegyzet [http://www.jegyzet.hu/uploaded/163/agrokemia.pdf] {{Wayback|url=http://www.jegyzet.hu/uploaded/163/agrokemia.pdf |date=20210313231841 }}
* Fémionok [http://www.staff.u-szeged.hu/~dome/hu/femionok_ttk_2006osz/femionok_20061117.pdf]
* A magyar Wikipédia vasat tartalmazó vegyületeinek listája [[Vasvegyületek összegképletének listája|belső lapon]] és [https://www.gyimesilaszlo.hu/cgi-bin/okepl.cgi?Fe külső keresővel]

== Kapcsolódó szócikkek ==
* [[:Kategória:Vasvegyületek|A vas vegyületei]]

{{ipari forradalom}}
{{Nemzetközi katalógusok}}
{{Portál|Kémia}}

[[Kategória:Átmenetifémek]]