Żelazo

Drugi najbardziej rozpowszechniony, po glinie, metal na Ziemi. Niestety w stanie wolnym praktycznie nie występuje natomiast szeroko rozpowszechnione są jego formy utlenione. Łatwość z jaką żelazo się utlenia jest przyczyną tego, że elementy wykonane z żelaza, a pochodzące z czasów antycznych są niezwykle rzadkie. Ludzie na całej Ziemi odkryli złoto, srebro i miedź praktycznie w tym samym czasie. Natomiast z żelazem sytuacja była inna. W Mezopotamii i Egipcie proces pozyskiwania żelaza z jego rud został opracowany na dwa tysiące lat przed naszą erą. W Azji Mniejszej, ludy kaukaskie i starożytna Grecja uzyskały taką umiejętność pod koniec drugiego tysiąclecia przed naszą erą. W Indiach proces wytapiania żelaza z rudy opracowano w okresie datowanym na środek drugiego tysiąclecia, a w Chinach dopiero w połowie pierwszego tysiąclecia oczywiście przed naszą erą. W Nowym Świecie, czyli na terenach obu Ameryk epoka żelaza zaczęła się dopiero z pojawieniem się Europejczyków, czyli w połowie drugiego tysiąclecia naszej ery. Niektóre plemiona afrykańskiego używały żelaza pomijając epokę brązu, co było wynikiem braku dostępności złóż miedzi i cyny na tych terenach. Z drugiej strony ludy Ameryki południowej i centralnej ze względu na duże zasoby rodzimych metali takich jak złoto, srebro i przede wszystkim miedź nie odczuwały potrzeby zastępowania brązu innym metalem.

Pierwsze wykorzystywane żelazo pochodziło z meteorytów żelaznych, które siłą rzeczy było rzadko spotykane i niezwykle drogie. Następnym krokiem było opracowanie metody otrzymywania żelaza z rud. Początkowo procesy takie prowadzono intensywnie ogrzewając rudę żelaza z węglem w miejscach gdzie wiały silne wiatry. Otrzymywane żelazo było gąbczaste, niskiej jakości i zawierające dużą ilość wtrąceń pochodzących od żużla. Istotne ulepszenie procesu wytapiania żelaza pojawiło się w momencie gdy zaczęto stosować piece z otworem w górnej części, wyłożone materiałem ogniotrwałym wewnątrz. Następnie zauważono, że żeliwo, które traktowano jako odpad, można przekształcić w żelazo bardzo dobrej jakości, a sam proces wymaga mniejszych nakładów węgla. W XV wieku pojawiły się pierwsze piece do wytapiania, produkujące dobrej jakości żeliwo. W roku 1855 wprowadzono konwertowanie, które pozwalało na usuwanie zanieczyszczeń i otrzymywanie stali. Wreszcie w roku 1864 Pierre-Émile Martin, francuski inżynier wprowadza usprawniony piec do wytopu stali (piec martenowski) pozwalający na uzyskanie stali praktycznie bez domieszek.

Symbol chemiczny żelaza – Fe – pochodzi od jego łacińskiej nazwy Ferrum.