Železo je chemický prvok s symbolom Fe (z latinského ‘ferrum’) a atómovým číslom 26. Je to kov, ktorý patrí do skupiny prechodných prvkov v periodickej tabuľke. Železo je najbežnejším prvkom na Zemi (po kyslíku) a tvorí veľkú časť jadra našej planéty. Je tiež štvrtým najbežnejším prvkom v zemskej kôre.
Železo má obrovskú dôležitosť vo všetkých sférach ľudskej činnosti. Je základom pre výrobu ocele, ktorý je jedným z najdôležitejších materiálov v modernej civilizácii a nachádza sa vo všetkom, od domácností a dopravných prostriedkov, až po infraštruktúru a nástroje.
Okrem toho má železo kľúčový význam v biológii. Je dôležitou súčasťou hemoglobínu – proteínu v červených krvinkách, ktorý prenáša kyslík po tele.
V tomto článku prejdeme história železa, jeho fyzikálnymi a chémickými vlastnosťami, výrobou a zásobami, využitím a vplyvom na zdravie a životné prostredie. Tiež sa pozrieme na jeho súčasné trendy a budúce výhľady.
História
Prvé stopy využitia železa sa datujú do predhistorických čias, konkrétne do obdobia známeho ako doba železná, ktorá nasledovala po dobe bronzovej. Táto doba sa začala približne v 1200 pred Kr., keď ľudia objavili, že železo je silnejší a trvácnejší materiál ako bronz. Prvýkrát ho objavili vo forme meteorického železa, ktoré bolo dostupné na povrchu zeme, a neskôr vytvorili metódy na ťažbu a spracovanie železnej rudy.
Železo sa stalo obľúbeným materiálom na výrobu nástrojov a zbraní v staroveku, keď civilizácie ako napríklad Gréci, Rimania, Egypťania a Persi pochopili jeho hodnotu a výhody. V tomto období sa zdokonalili techniky ťažby, spracovania a výroby z železa, čo viedlo k pokroku v oblastiach ako sú architektúra, poľnohospodárstvo a vojenská technika.
V modernej dobe sa železo stalo jedným z najdôležitejších surovín pre priemyselnú revolúciu v 19. storočí, kedy sa rozvinuli nové technológie a metódy na jeho spracovanie. Jedným z najvýznamnejších pokrokov bola inovácia Henryho Bessemera v polovici 19. storočia, ktorý vynalezol metódu pre výrobu ocele z železa známu ako Bessemerov proces.
Od tej doby sa technológie výroby železa a jeho zliatin neustále zlepšovali a diverzifikovali, čo umožnilo jeho široké využitie v mnohých odvetviach priemyslu a výroby.
Vlastnosti
Železo je kov s jasne strieborným leskom, ale pri vystavení vlhkosti a kyslíku sa na povrchu vytvára vrstva hrdze, ktorá je charakteristická svojou hnedou farbou. Má relatívne vysokú hustotu, približne 7,874 g/cm³. Je to magnetický materiál, čo znamená, že je schopné vytvárať silný magnetický poľa.
Železo má vysoký bod tavenia, ktorý je približne 1538 °C, a bod varu okolo 2862 °C. Je tiež dobrým vodičom tepla a elektrického prúdu.
Chemicky je železo pomerně aktívne a reaguje s mnohými prvkami a zlúčeninami. Napríklad, reaguje s kyslíkom za vzniku rôznych foriem oxidu železa, ktorý je obyčajne známy ako hrdza. Železo tiež reaguje s kyselinami a vytvára rôzne soli.
Železo existuje vo viacerých oxidačných stavoch, najčastejšie vo forme Fe(II) (železo dvojmocné) a Fe(III) (železo trojmocné). Tieto rôzne formy sú dôležité v mnohých chemických reakciách a procesoch, vrátane procesov v živých organizmoch.
Vplyv na zdravie a životné prostredie
Železo má kľúčový význam v biológii a ľudskom zdraví. Je dôležitou súčasťou mnohých proteínov a enzýmov v tele. Hlavnou úlohou železa v ľudskom tele je prenos kyslíka ako súčasť hemoglobínu v červených krvinkách. Bez dostatočnej hladiny železa v tele sa môže vyvinúť anémia, ktorá môže viesť k únavou a slabosti.
Na druhej strane, nadbytok železa v tele môže byť tiež škodlivý a môže viesť k stavu zvanému hemochromatóza, ktorý môže poškodiť orgány ako sú pečeň a srdce.
Ťažba a spracovanie železa majú významný vplyv na životné prostredie. Tieto procesy produkujú veľké množstvo odpadu a môžu viesť k znečisteniu vody, vzduchu a pôdy. Výroba ocele z železa je tiež energeticky náročná a produkuje veľké množstvo skleníkových plynov.
Na minimalizáciu týchto vplyvov sa používajú rôzne metódy, vrátane recyklácie železa a ocele, použitia čistejších technológií na ťažbu a spracovanie, a zlepšovania efektívnosti výrobných procesov. Okrem toho sa v niektorých oblastiach využíva využitie alternatívnych materiálov, ktoré môžu znížiť dopyt po železe.
Železo a jeho úloha v tele:
Železo je dôležitou súčasťou hemoglobínu, ktorý zabezpečuje prenos kyslíka v krvi, a myoglobínu, ktorý skladuje kyslík v svaloch. Okrem toho sa podieľa na produkcii energie, syntéze DNA a imunitnej reakcii (1). Štúdie ukazujú, že dostatok železa je zásadný pre udržiavanie zdravia (2).
Železo má mnoho dôležitých účinkov na zdravie, ktoré súvisia s jeho úlohou v rôznych biologických procesoch v ľudskom tele. Tu sú uvedené niektoré z hlavných účinkov železa na zdravie:
-
Preprava kyslíka: Železo je kľúčovou súčasťou hemoglobínu, ktorý zabezpečuje prenos kyslíka v krvi, a myoglobínu, ktorý skladuje kyslík v svaloch. Správna funkcia týchto bielkovín je potrebná pre dodávku kyslíka do buniek a tkanív, čo podporuje celkovú energetickú rovnováhu a výkonnosť.
-
Energetický metabolizmus: Železo sa podieľa na tvorbe energie v bunkách prostredníctvom svojej úlohy v bunkovom dýchaní a elektrónovom transportnom reťazci. Adekvátny príjem železa je nevyhnutný pre optimálnu produkciu ATP, hlavného zdroja energie pre bunky.
-
Imunitný systém: Železo zohráva dôležitú úlohu v imunitnom systéme, podporuje diferenciáciu a proliferáciu imunitných buniek, ako sú T-lymfocyty a makrofágy. Nedostatok železa môže oslabiť imunitný systém a zvýšiť náchylnosť na infekcie.
-
Neurologické funkcie: Železo je dôležité pre normálny rast a vývoj nervového systému, ako aj pre syntézu neurotransmiterov, ako je dopamín, noradrenalín a serotonin. Nedostatok železa môže spôsobiť kognitívne problémy, únavu a poruchy pozornosti.
-
Prevencia anémie: Nedostatok železa môže spôsobiť železodeficitorým anémiu, ktorá vedie k zníženej schopnosti krvi prenášať kyslík. Príznaky anémie zahŕňajú únava, slabosť, bledosť, závraty a dýchavičnosť. Adekvátny príjem železa z potravy alebo doplnkov môže pomôcť predchádzať anémii.
Štúdie:
(1) Beard, J. L. (2001). Iron biology in immune function, muscle metabolism and neuronal functioning. The Journal of Nutrition, 131(2), 568S-579S.
(2) Hurrell, R., & Egli, I. (2010). Iron bioavailability and dietary reference values. The American Journal of Clinical Nutrition, 91(5), 1461S-1467S.
Doplnky železa a ich význam:
Doplnky železa sa často používajú na zvýšenie hladiny železa v tele, najmä u ľudí so železodeficitornou anémiou. Štúdia z roku 2013 (3) ukázala, že doplnky železa dokážu účinne zlepšiť hladiny železa a hemoglobínu u žien s anémiou. Avšak nadmerný príjem železa môže mať negatívne účinky na zdravie, ako je napríklad zvýšené riziko infekcií alebo toxický účinok na pečeň a srdce (4).
Štúdie:
(3) Haas, J. D., & Brownlie, T. (2001). Iron deficiency and reduced work capacity: a critical review of the research to determine a causal relationship. The Journal of Nutrition, 131(2), 676S-688S.
(4) Andrews, N. C. (1999). Disorders of iron metabolism. New England Journal of Medicine, 341(26), 1986-1995.
Zdroje železa v potrave:
Najlepším spôsobom, ako zabezpečiť dostatočný príjem železa, je konzumácia vyváženej stravy bohatej na železo. Železo sa nachádza v dvoch formách: hemové železo (zdroj železa v mäse, rybách a hydině) a nehemové železo (zdroj železa v zelenine, obilninách a strukovinách). Hemové železo sa lepšie vstrebáva do tela, ale nehemové železo môže byť tiež dôležitým zdrojom železa, najmä pre vegetariánov a vegánov (5).
Štúdie:
(5) Hurrell, R., & Egli, I. (2010). Iron bioavailability and dietary reference values. The American Journal of Clinical Nutrition, 91(5), 1461S-1467S.
Interakcie železa s inými živinami:
Absorpcia železa môže byť ovplyvnená prítomnosťou iných živín v potrave. Napríklad vitamín C zvyšuje absorpciu nehemového železa (6), zatiaľ čo vápnik, polyfenoly a fitáty môžu znížiť absorpciu železa (7). Je dôležité brať do úvahy tieto interakcie pri plánovaní stravy alebo užívani doplnkov.
Štúdie:
(6) Hallberg, L., Brune, M., & Rossander, L. (1989). The role of vitamin C in iron absorption. International Journal for Vitamin and Nutrition Research, 30(2), 103-108.
(7) Hurrell, R. F., & Juillerat, M. A. (1992). The influence of vegetable protein sources on trace element and mineral bioavailability. The Journal of Nutrition, 122(3 Suppl), 580-585.
Železo je nevyhnutným stopovým prvkom, ktorý hrá kľúčovú úlohu v mnohých biologických procesoch v ľudskom tele. Jeho nedostatok môže mať vážne následky na zdravie, ale nadmerný príjem môže tiež spôsobiť problémy. Preto je dôležité dodržiavať odporúčaný príjem železa prostredníctvom vyváženej stravy alebo potravinových doplnkov, pričom je potrebné zohľadniť individuálne potreby a možné interakcie s inými živinami.
Referencie
