نظائر الحديد:

يوجـد الحديد في الطبيعة في هيئة أربعـة نظـائر مستقرة، تكـون مـوزعـة كالآتي 5.845% Fe54 و 91.754% Fe56 و 2.119% Fe57 و 0.282% Fe58 مـن المتوقع أن يخضع النظير Fe54 لعمليـة تحلـل بيـتـا المزدوج (en)، لكـن هـذه العملية لم تلاحظ بالتجرية بالنسبة لهذه الجسيمات. وحده النظير Fe57 من بين النظائر المستقرة للحديد لديه لف مغزلي ومقداره (-2/1).

يعد نظير الحديد Fe56 أكثر نظائر الحديد وفـرة وأكثرها ثباتاً، من غير الممكن إجراء عملية انشطار أو اندماج نووي لهذا النظير مـع حـدوث إصـدار للطاقة. يتشكل هذا النظير من نظير النيكل Ni56 الذي يتشكل مـن نـوى أخـف مـن خلال عملية ألفا داخل المستعرات العظمى، يشكل النظير 56 للنيكل نهاية سلسلة تفاعل الاندماج النووي داخل النجوم العملاقة، لأن إضافة جسيم ألفا أخر سيشكل الزنك – 60، والذي يتطلب تشكيله طاقة عالية جداً، لذلك فإن النيكل – 56.

والذي عمر النصف له 6 أيام، يوجد بكثرة في هذه النجوم، أثناء عملية اضمحلال المستعر الأعظـم إلى بقايـا، تحـدث للنيكل – 56 عمليتي إصـدار بـوزيترونين متلاحقتين، يتحول من خلالها أولا إلى الكوبالت - 56، ومن ثم إلى الحديد – 56 المستقر، مما يفسر الوفرة الكبيرة للحديد في الكون مقارنة مع فلزات أخـرى مـقـاريـة في الكتلة الذرية. يوجد نظير الحديد - 56 في قلب العملاق الأحمر و النيازك الحديدية وفي جوف الكرة الأرضية.

هنالك نظير مشع منقرض للحديد Fe60 له عمر نصف كبير يبلغ 2.6 مليون سنة. إن أغلب الدراسات السابقة حول قياس نسبة نظائر الحديـد كـانـت مركزة حول تحديد نسبة الاختلافات في النظير Fe60، وذلك نتيجة للعمليات المرافقة لحدوث التخليق النووي وي تشكل الخامات، ساعد التطور الكبير والمتسارع تقنية مطيافية الكتلـة علـى كشـف وتحديد نسب النظائر المستقرة للحديد وذلك نتيجة وجود العديد من الفروع العلمية المهتمة بهذا المجال، من بينهـا علـوم الأرض وعلم الكواكب بالإضافة إلى التطبيقات الحيوية والصناعية.

أظهرت الدراسات لبعض النيازك الحديدية أن العلاقة بين تركيز النيكل -60، والذي يمثـل نـاتج اضمحلال للحديد - 60، ووفرة نظائر الحديد المستقرة يمكن أن تعطي دلالة على وجود الحديد – 60 Fe60 أثناء تشكل وتطور النظام الشمسي، من المحتمل أن تكون الطاقة المتحررة أثناء اضمحلال نظير الحديد – 60. بالإضافة إلى الطاقة المتحررة عـن نـظـير الألومنيوم المشـع A126، قد ساهمت في حدوث إعادة انصهار وإعادة تشكيل وتمايز الكويكبـات قبـل نـشـوئـهـا مـن 4.6 بليـون

تمتاز نوی نظائر الحديد بأن لها طاقة ارتباط عالية لكل نويـة، ولا يفوقها بذلك إلا نظير النيكـل Ni62، والذي يتشكل في تفاعلات الاندماج النووي في النجـوم. أما بالنسبة لتوزع عنصري الحديد والنيكل، فإن نسبة نظائر الحديد في الكرة الأرضية تفـوق نـظـائـر النيكل، ومن المتوقع أنهـا تفـوقهـا أيضاً أثناء تشكل العناصر المستعرات العظمي.

مركبات الحديد:

تكافؤ مركبـات الحـديـد غالبـاً مـا يكـون +2 أو 30، ويطلـق علـى مـركبـات الحديد ثنائية التكافؤ (حديدوز) مثل أكسيد الحديدوز (FO)، وعلى مركبات الحديد ثلاثية التكافؤ (حديديك) مثل أكسيد الحديديك (Fe20)، قد يصبح تكافؤ مركبـات الحديـد سـداسـي التكافؤ كحالـة رابـع حـديـدات البوتاسيوم (FeaOzK). كمـا أن مركبـات الحديـد الـتي تـشـارك في تفاعلات الأكسدة البيوكيميائية، رباعية التكافؤ، كما تتواجد مركبات عضوية معدنية للحديد ذات تكافؤ أحادي موجب أو أحادي سالب أو ثنائي سالب. بل ويتواجد الحديد أحياناً في حالته العنصرية داخل جسم الإنسان.

كما يتواجد مركبات للحديد يكون فيها الحديد ذا تكافؤ ثنائي وثلاثي في الوقـت ذاتـه كاكسيد الحديد الأسـود (الماغنتيـت) ومركـب أزرق بروسيا ;((Fe Fe(Cn)، والذي يستخدم بعـض أنـواع أوراق الطباعـة الـتي تستخدم في بعض الرسومات الهندسية.

تعد كبريتات الحديدوز المائية (FeSO4*7H2O) وكلوريد الحديديك (FeCl) من أكثر مركبات الحديد إنتاجاً صناعياً. وتعتبر كبريتات الحديدوز المائيـة مـن أكثر المصادر المتاحة للحصول على أكسيد الحديدوز (FO)، لكنه أكثر عرضة للتأكسد في الهـواء مـن مـلـح مـوهـر (NH)2Fe(SO+)*6H2O) وبصفة عامة تميـل مـركبـات الحديد ثنائية التكافؤ للتأكسد في الهواء لتصبح مركبات حديد ثلاثية التكافؤ.

الحديد هو السادس من حيث وفرة من العناصر الكيميائية في الكون، وهـو يتكون خلال الخطوة الأخيرة مـن عمـلـيـة احتراق السيلكون في النجوم العملاقة. ونادرا ما يتواجد الحديد في حالته كعنصر (Fe) على سطح الأرض لأنه يميل إلى التأكسد، ولكن أكاسيده منتشرة وتمثل خاماته الأولية، بالرغم من أنه يمثل نحـو %5 من القشرة الأرضية، إلا أنه يعتقد أن سبيكة من الحديد والنيكل في باطن الأرض تمثل 35% من كتلة الأرض ككل، لذا، فالحديد هو العنصر الأكثر وفرة

على سطح الأرض، لكنه العنصر الرابع الأكثر وفرة في القشرة الأرضية.

معظم الحديد في القشرة الأرضية متحد مع الأكسجين مكونا أكاسيد الحديد والتي تمثل خامات الحديد في الطبيعة كالهيماتيت الماغنتيت. يتواجد الحديد بوفرة في بعض التكوينات الحجرية، هذه التكوينات الجيولوجية هي نوع من الصخور التي تتكون مـن طبقـات رقيقـة مـن اكاسيد الحديد، إمـا مـن الماغنيتيت (FeO) أو الهيماتيت (;0:Fe)، بالتناوب مع طبقات فقيرة بالحديد من الحجارة والطمي، تشكلت هذه التكوينات منذ 3700 إلى 1800 مليون عام، كما أن هناك صور أخرى لخامات الحديد مثل الليمونيت البيريت والإلمينيت (en) والسيدريت.

نحو 1 من كل 20 حجر نيزكي تتكون مـن معـادن غنية بالحديد والنيكل كالتاينيـت (35- 80: حديد)، والكاماسيت (90 - 95 : حديد)، وبالرغم مـن ندرتها، إلا أن نيازك الحديد هي المصدر الرئيس للحديد على سطح الأرض. وقـد ثـبـت بـاسـتـخـدام مـطيـاف مـوس بـاوير (en). أن اللون الأحمـر لسطح المريخ هو طبقة غنية بأكسيد الحديد .