რკინა

რკინა

26Fe

55.845

3d6 4s2

რკინა (ლათ. Ferrum; ქიმიური სიმბოლო — ${\ce {Fe}}$) — ელემენტთა პერიოდული სისტემის მეოთხე პერიოდის, მერვე ჯგუფის (მოძველებული კლასიფიკაციით — მერვე ჯგუფის თანაური ქვეჯგუფის, VIIIბ) ქიმიური ელემენტი. მისი ატომური ნომერია 26, ატომური მასა — 55.845, t_დნ — 1538 °C, t_დუღ — 2862 °C, სიმკვრივე — 7.874 გ/სმ³. ერთ ერთი ყველაზე გავრცელებული ლითონია დედამიწის ქერქში (მეორე ადგილზეა ალუმინის შემდეგ).

რკინა, ₂₆Fe

ზოგადი თვისებები
მარტივი ნივთიერების ვიზუალური აღწერა	მოვერცხლისფრო-თეთრი
სტანდ. ატომური წონა Ar°(Fe)	55.845±0.002 55.845±0.002 (დამრგვალებული)
რკინა პერიოდულ სისტემაში
წყალბადი ჰელიუმი ლითიუმი ბერილიუმი ბორი ნახშირბადი აზოტი ჟანგბადი ფთორი ნეონი ნატრიუმი მაგნიუმი ალუმინი სილიციუმი ფოსფორი გოგირდი ქლორი არგონი კალიუმი კალციუმი სკანდიუმი ტიტანი ვანადიუმი ქრომი მანგანუმი რკინა კობალტი ნიკელი სპილენძი თუთია გალიუმი გერმანიუმი დარიშხანი სელენი ბრომი კრიპტონი რუბიდიუმი სტრონციუმი იტრიუმი ცირკონიუმი ნიობიუმი მოლიბდენი ტექნეციუმი რუთენიუმი როდიუმი პალადიუმი ვერცხლი კადმიუმი ინდიუმი კალა სტიბიუმი ტელური იოდი ქსენონი ცეზიუმი ბარიუმი ლანთანი ცერიუმი პრაზეოდიმი ნეოდიმი პრომეთიუმი სამარიუმი ევროპიუმი გადოლინიუმი ტერბიუმი დისპროზიუმი ჰოლმიუმი ერბიუმი თულიუმი იტერბიუმი ლუტეციუმი ჰაფნიუმი ტანტალი ვოლფრამი რენიუმი ოსმიუმი ირიდიუმი პლატინა ოქრო ვერცხლისწყალი თალიუმი ტყვია ბისმუტი პოლონიუმი ასტატი რადონი ფრანციუმი რადიუმი აქტინიუმი თორიუმი პროტაქტინიუმი ურანი (ელემენტი) ნეპტუნიუმი პლუტონიუმი ამერიციუმი კიურიუმი ბერკელიუმი კალიფორნიუმი აინშტაინიუმი ფერმიუმი მენდელევიუმი ნობელიუმი ლოურენსიუმი რეზერფორდიუმი დუბნიუმი სიბორგიუმი ბორიუმი ჰასიუმი მეიტნერიუმი დარმშტადტიუმი რენტგენიუმი კოპერნიციუმი ნიჰონიუმი ფლეროვიუმი მოსკოვიუმი ლივერმორიუმი ტენესინი ოგანესონი – ↑ Fe ↓ Ru მანგანუმი ← რკინა → კობალტი
ატომური ნომერი (Z)	26
ჯგუფი	8
პერიოდი	4 პერიოდი
ბლოკი	d-ბლოკი
ელექტრონული კონფიგურაცია	[Ar] 3d6 4s2
ელექტრონი გარსზე	2, 8, 14, 2
ელემენტის ატომის სქემა
ფიზიკური თვისებები
აგრეგეგატული მდგომ. ნსპ-ში	მყარი სხეული
დნობის ტემპერატურა	1538 °C ​(1811 K, ​​2800 °F)
დუღილის ტემპერატურა	2862 °C ​(3134 K, ​​5182 °F)
სიმკვრივე (ო.ტ.)	7.874 გ/სმ3
სიმკვრივე (ლ.წ.)	6.98 გ/სმ3
დნობის კუთ. სითბო	13.81 კჯ/მოლი
აორთქ. კუთ. სითბო	340 კჯ/მოლი
მოლური თბოტევადობა	25.10 ჯ/(მოლი·K)
ნაჯერი ორთქლის წნევა P (პა) 1 10 100 1 k 10 k 100 k T (K)-ზე 1728 1890 2091 2346 2679 3132
ატომის თვისებები
ჟანგვის ხარისხი	−4, −2, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6, +7
ელექტროდული პოტენციალი
ელექტრო­უარყოფითობა	პოლინგის სკალა: 1.83
იონიზაციის ენერგია	1: 762.5 კჯ/მოლ 2: 1561.9 კჯ/მოლ 3: 2957 კჯ/მოლ
ატომის რადიუსი	ემპირიული: 126 პმ
კოვალენტური რადიუსი (rcov)	132±3 პმ
ვან-დერ-ვალსის რადიუსი	194 პმ
რკინას სპექტრალური ზოლები
სხვა თვისებები
ბუნებაში გვხვდება	პირველადი ნუკლიდების სახით
მესრის სტრუქტურა	კუბური მოცულობაცენტრირებული
მესრის სტრუქტურა	კუბური წახნაგცენტრირებული
ბგერის სიჩქარე	5120 m/s (ო. ტ.)
თერმული გაფართოება	11.8 µმ/(მ·K) (25 °C)
თბოგამტარობა	80.4 ვტ/(მ·K)
კუთრი წინაღობა	96.1 ნომ·მ (20 °C)
კიურის წერტილი	1043 K
მაგნეტიზმი	ფერომაგნეტიკი
იუნგას მოდული	211 გპა
წანაცვლების მოდული	82 გპა
დრეკადობის მოდული	170 გპა
პუასონის კოეფიციენტი	0.29
მოოსის მეთოდი	4
ვიკერსის მეთოდი	608 მპა
ბრინელის მეთოდი	200–1180 მპა
CAS ნომერი	7439-89-6
ისტორია
აღმომჩენია	ძვ. წ. 5000-მდე
რკინას მთავარი იზოტოპები
იზო­ტოპი გავრცე­ლება­დობა ნახევ. დაშლა (t1/2) რადიო. დაშლა პრო­დუქტი 54Fe 5.85% სტაბილური 55Fe სინთ 7007861522480000000♠2.73 y ε 55Mn 56Fe 91.75% სტაბილური 57Fe 2.12% სტაბილური 58Fe 0.28% სტაბილური 59Fe syn 7001446000000000000♠44.6 დღ-ღ β− 59Co 60Fe კვალი 7006260000000000000♠2.6×106 წ β− 60Co
რკინა ვიკისაწყობში •

მარტივი ნივთიერება რკინა (CAS-ნომერი: 7439-89-6) — ჭედადი მოვერცხლისფრო-თეთრი ფერის ლითონი მაღალი ქიმიური რეაქციული უნარით: რკინა სწრაფად განიცდის კოროზიას განსაკუთრებულად ჰაერის მაღალი ტემპერატურისა და ტენიანობის პირობებში. სუფთა ჟანგბადში რკინა იწვის, ხოლო მცირედისპერსიულ მდგომარეობაში ჰაერზეც თვითაალდება.

ჩვეულებრივ, რკინას უწოდებენ მის შენადნობებს რომლებშიც, მინარევების შემცველობა ძლიერ მცირეა (0,8 %-მდე) და ინარჩუნებენ წმინდა ლითონის პლასტიკურობას და სირბილეს. მაგრამ პრაქტიკაში უფრო ხშირად გამოიყენება რკინისა და ნახშირბადის შენადნობები: ფოლადი (წონის 2,14 %-დე ნახშირბადი) და თუჯი (წონის 2,14–4.1 % ნახშირბადით). როგორც წესი ფოლადს აუმჯობესებენ მალეგირებელი ელემენტებით (ქრომი, მანგანუმი, ნიკელი, და სხვა) - ლეგირებული ფოლადი. რკინისა და მისი შენადნობების სპეციფიკური თვისებების ერთობლიობის გამო ადამიანისათვის რკინა არის „№ 1 ლითონი“.

ბუნებაში რკინა ძალიან იშვიათად გვხვდება სუფთა სახით, ყველაზე ხშირად ის გვხვდება რკინა-ნიკელის მეტეორიტების შემადგენლობაში. რკინის გავრცობადობა დედამიწის ქერქში შეადგენს — 4,65 % (მე-4 ადგილზეა O, Si, Al-ის შემდეგ). ასევე ითვლება, რომ უმეტესწილად რკინისაგან შედგება დედამიწის ბირთვი.

ისტორია

რკინა, როგორც ინსტრუმენტალური მასალა ცნობილია უძველესი დროიდან. რკინის ყველაზე ძველი ნაკეთობა, რომელიც აღმოჩენილი იქნა არქეოლოგიური გათხრების შედეგად, დათარიღებულია IV ათასწლეულით ჩვენს წელთ აღრიცხვამდე და მიეკუთვნება ძველი შუმერის და ძველი ეგვიპტის ცივილიზაციას. ისინი დამზადებულია მეტეორიტული რკინისაგან, ანუ რკინისა და ნიკელის შენადნობისაგან (უკანასკნელის შემცველობა მერყეობს 5-დან 30 %-მდე), სამკაულები ეგვიპტური სამარხებიდან (მიახლოებით 3800 წელი ძვ. წ. აღრიცხით) და ხანჯალი ურიდან, შუმერული ქალაქიდან (მიახლოებით 3100 წელი ძვ. წ.ა.). ზეციური წარმოშობის მეტეორიტული რკინიდან, მოდის რკინის ერთ ერთი სახელწოდება ბერძნულ და ლათინურ ენებში: „სიდერი“ (რაც „ზეციურს, ვარსკლავურს“ ნიშნავს).

რკინის ნაკეთობები, რომლებიც მიღებული იყო გამოდნობის მეშვეობით, ცნობილია ჯერ კიდევ არიული ტომების ევროპიდან აზიაში, ხმელთაშუაზღვის კუნძულებზე და კიდევ უფრო მოშორებით (IV ათასწლეულის ბოლო და III ათასწლეული ქრისტეშობამდე) გადასახლების დროიდან. ყველაზე უძველესი ცნობილი რკინის ნაკეთობაა - ფოლადის სამართებელი, რომელიც ნაპოვნი იქნა ეგვიპტეში, ხეოფსის პირამიდის ქვის წყობაში (აშენებულია მიახლოებით 2530 წელს ძვ. წ.ა.). როგორც გათხრებმა აჩვენა ნუბიის უდაბნოში, ჯერ კიდევ იმ დროს ეგვიპტელები, როდესაც ცდილობდნენ მოსაპოვებელი ოქროს გამოყოფას მძიმე მაგნეტიტური ქვიშისაგან, ახურებდნენ მადანს ქატოსთან და სხვა მსგავს ნივთიერებებთან ერთად, რომლებიც შეიცავდა ნახშირბადს. ამის შედეგად ოქროს შენადნობის ზედაპირზე ამოტივტივდებოდა ცომისმაგვარი რკინის ფენა, რომელსაც ცალკე ამუშავებდნენ. ამ რკინისაგან ჭედდენ იარაღებს, მათ შორის ხეოფსის პირამიდაში ნანახ ნივთებსაც. თუმცა ხეოფსის შვილიშვილის მენკუარის (2471—2465 წლები ძვ. წ.ა.) შემდეგ ეგვიპტეში დაიწყო არეულობა: დიდგვაროვნებმა ღმერთი რას ქურუმების მეთაურობით ჩამოაგდეს მმართველი დინასტია, და დაიწყო უზურპატორების ცვლა, რომელიც დამთავრდა შემდეგი დინასტიის ფარაონის უსერკარის გამეფებით, რომელიც ქურუმებმა გამოაცხადეს ღმერთის ვაჟად და თვით ღმერთ რას განსახიერებად (აქედან მოყოლებული ეს ფარაონების ოფიციალურ სტატუსად იქცა). ამ არეულობის დროს ეგვიპტელების კულტურულმა და ტექნიკურმა ცოდნამ დეგრადაცია განიცადა, ასევე დეგრადაცია განიცადა პირამიდების მშენებლობის ხელოვნებამ და დაკარგულ იქნა რკინის წარმოების ტექნოლოგია, ეგვიპტელებმა მოგვიანებით სპილენძის საბადოების ძებნისას სინაის ნახევარკუნძულზე, არავითარი ყურადღება არ მიაქციეს იქ არსებულ რკინის მარაგს, და რკინას იღებდნენ მეზობელი ხეთებისაგან და მითანიელებისაგან.

რკინა ხშირად მოიხსენიება უძველეს (III ათასწლეული ძვ. წ.ა.) ხეთურ ტექსტებში, რომლებმაც დააარსეს საკუთარი იმპერია თანამედროვე ანატოლიის ტერიტორიაზე თურქეთში. ასე მაგ., ხეთების მეფის ანიტის ტექსტებში აღნიშნულია (მიახლოებით 1800 წ. ძვ.წ.ა.):

	„როდესაც მე ქალაქ პურუსხანდუზე გავილაშქრე, ადამიანი ქალაქ პურუსხანდუდან ჩემთან გამოვიდა (…?) და მან მე 1 რკინის ტახტი და 1 რკინის კვერთხი (?) მორჩილების ნიშნად (?) მომართვა... “
	(გ.გ. გიორგაძე«ანიტის ტექსტი» და ხეთების ადრეული ისტორიის რამდენომე საკითხი // უძველესი ისტორიის მაცნე. 1965. № 4. )

უძველეს დროში რკინის ნაკეთობების ოსტატებად ითვლებოდნენ კოლხური (ქართველური) ტომები ხალიბები, რომლებსაც ჰეროდოტე (ისტორია 1:28) ჩამოთვლის მცირე აზიის ელინურ ტომებში, რომლებიც ლიდიის მეფეს კრეზეს ექვემდებარებოდნენ. ხალიბები შავი ზღვის აღმოსავლეთ სანაპიროზე ცხოვრობდნენ, მათ შორის მდინარე გალისის შესართავში (თანამედროვე ქ. სამსუნი თურქეთი), და მათი სახელიდან მოდის სახელწოდება ბერძ. Χάλυβας — „ფოლადი“. არგონავტების მითში (რომელებმაც იმოგზაურეს 50 წლით ადრე ტროას ომამდე) მოთხრობილია, რომ კოლხეთის მეფემ აიეტმა იასონს მისცა რკინის გუთანი რათა მოეხნა არესის მიწა, და აღწერილია მისი ქვეშევრდომები ხალიბები:

„ისინი არ ხნავენ მიწას, არ რგავენ ნაყოფმსხმოიარე ხეებს, არ მწყემსავენ ფარებს მდელოებზე; ისინი მოიპოვებენ მადანსა და რკინას დაუმუშავებელი მიწისაგან და ცვლიან საკვებზე. მათი დღე იწყება მძიმე შრომაში, ღამის წყვდიადში და სქელ კვამლში ატარებენ მთელ დღეს შრომაში... “

არისტოტელემ აღწერა მათი ფოლადის მიღების ხერხი: ხალიბები რამდენიმეჯერ გამორეცხავდნენ მათი ქვეყნის მდინარის ქვიშას — ალბათ, ამ ხერხით (ახლა ამას უწოდებენ ფლოტაციას) ისინი გამოყოფდნენ მადნის მძიმე რკინის შემცველ ფრაქციას, ამატებდნენ რაღაც ცეცხლგამძლე ნივთიერებას, და ადნობდნენ ღუმელში; ამ სახით მიღებული ლითონი იყო მოვერცხლისფრო და უჟანგავი.

ფოლადის გამოსადნობ ნედლეულად გამოიყენებოდა მაგნეტიტური ქვიშა, რომელიც ხშირად გვხვდება შავი ზღვის სანაპიროზე (ახლაც გავრცელებულია ქ.ფოთის მიმდებარე ტერიტორიაზეც მალთაყვაში სოფ. მაგნეტიტი, გრიგოლეთი, ნატანები და სხვა): ეს მაგნეტიტური ქვიშა შედგება მაგნეტიტის, ტიტან-მაგნეტიტის ან ილმენიტის მწვრილი მარცვლების და სხვა ქანების ნამსხვრევების ნარევისაგან, ასე რომ ხალიბების მიერ გამოდნობილი ფოლადი ლეგირებული იყო, ჰქონდა ბრწყინვალე თვისებები.

რკინის მიღების ასეთი თავისებური ხერხი იმაზე მეტყველებს რომ, ხალიბებმა მხოლოდ გაავრცელეს რკინა როგორც ტექნოლოგიური მასალა, მაგრამ მათი მეთოდი არ შეიძლებოდა საყოველთაოდ გამოეყენებინათ რკინის ნაკეთობების საწარმოებლად. მაგრამ ხალიბების წარმოებამ დიდი ბიძგი მისცა რკინის მეტალურგიის შემდგომ განვითარებას.

კლიმენტ ალექსანდრიელი თავის ენციკლოპედიურ ნაშრომში „სტრომატები“ აღნიშნავს, რომ ძველი ბერძნული გადმოცემით რკინა (ალბათ მადნიდან გამონადნობი) აღმოჩენილ იქნა მთა იდეზე — ასე ეწოდებოდა მთათა ჯაჭვს ტროას ახლოს (ილიადაში ის მოიხსენიება როგორც მთა იდა, საიდანაც ზევსი თვალყურს ადევნებდა ბრძოლას ბერძნებსა და ტროას შორის). ეს მოხდა დევკალიონის წარღვნიდან 73 წლის შემდეგ, ხოლო ეს წარღვნა პაროსის ქრონიკით მოხდა 1528 წელს ჩვენს წელთ აღრიცხვამდე, ანუ რკინის გამოდნობის ეს მეთოდი აღმოჩენილი იყო მიახლოებით 1455 წელს ძველი წელთაღრიცხვით. თუმცა კლიმენტის აღწერით გაურკვეველია, ის ამ მთას გულისხმობდა წინა აზიაში (იდა ფრიგიული, ვირგილიუსთან), თუ მთას იდას კუნძულ კრეტაში, რომლის შესახებ რომაელი პოეტი ვერგილიუსი ენეიდაში მოიხსენიებს როგორც ტროელების წინასამშობლოდ:

„შუა ზღვაში იუპიტერის არის კუნძული კრეტა,
სადაც იდაა მაღალი, იქ არის იმ ტომის აკვანი…“

ყველაზე უფრო სავარაუდოა, რომ კლიმენტ ალექსანდრიელი ამბობს ზუსტად ტროასთან მდებარე ფრიგიის იდაზე, რადგანაც იქ ნაპოვნი იქნა ძველი რკინის შუბის პირები და რკინის წარმოების კერები. პირველი წერილობითი წყარო სადაც მოხსენიებულია რკინა არის ეგვიპტის ფარაონის ამენჰოტეპ III-ის და ეხნატონის არქივის თიხის ფილები, და მიეკუთვნება იმავე პერიოდს (1450—1400 წლები ძვ. წ.ა.). იქ მოიხსენიება რკინის დამუშავება ამიერკავკასიაში, ის ტერიტორია, რომელსაც ბერძნები უწოდებდნენ კოლხეთის სამეფოს, კოლხეთს (და შესაძლებელია, რომ ეს სიტყვა „kolhidos“ მოდიფიცირებულ იქნას, როგორც „halibos“ ხალიბები) — კერძოდ კი, მეფემ მითანისა და მმართველმა სომხეთისა და ამიერკავკასიისამ ეგვიპტის ფარაონს ამენჰოტეპ II-ს „318 მონა ქალთან ერთად კარგი რკინის ხანჯლები და ბეჭდები“ გაუგზავნა ასეთივე ძღვენს ჩუქნიდნენ ფარაონს ხეთები.

უძველეს დროს რკინა ოქროზე უფრო ფასობდა, და სტრაბონის აღწერით, აფრიკელ ტომებს ერთ ფუნტ რკინაში აძლევდნენ 10 ფუნტ ოქროს, ხოლო ისტორიკოს გ. არეშიანის გამოკვლევით სპილენძის, ვერცხლის, ოქროს და რკინის ღირებულების შეფარდება ძველ ხეთებში იყო 1 : 160 : 1280 : 6400. იმ დროს რკინა გამოიყენებოდა როგორც საიუველირო მასალა, მისაგან ამზადებდნენ ტახტებს და მეფობის სხვა რეგალიებს: მაგალითად, ბიბლიურ მეხუთე წიგნში 3,11 აღწერილია რეფაიმის მეფე ოგას „რკინის სარეცელი“.

ტუტანხამონის სამარხში (მიახლოებით 1350 წელი ძვ.წ.ა.) ნაპოვნი იქნა რკინის ხანჯალი ოქროს მოჭედილობით - შესაძლებელია, დიპლომატიური თვალსაზრისით იყოს ხეთების მიერ ნაჩუქარი. მაგრამ ხეთები არ ცდილობდნენ რკინისა და მისი ტექნოლოგიის ფართოდ გავრცელებას, რაც ჩანს ჩვენს დღემდე მოღწეულ მიმოწერაში ტუტანხამონსა და მის სიმამრს ხეთების მეფეს - ხათუსილს შორის. ფარაონი თხოვს გამოეგზავნა უფრო მეტი რკინა, ხოლო ხეთების მეფე თავის არიდებით პასუხობს, რომ რკინის მარაგი ამოიწურა, ხოლო მჭედლები დაკავებულნი არიან სასოფლო-სამეურნეო საქმეებით, ამიტომაც ის ვერ შეასრულებს ხელმწიფე სიძის თხოვნას და აგზავნის მხოლოდ ერთ «კარგი რკინის» (ანუ ფოლადის) ხანჯალს. როგორც ჩანს ხეთები ცდილობდნენ თავიანთი ცოდნა გამოეყენებინათ სამხედრო უპირატესობისათვის და სხვებს არ აძლევდნენ გათანაბრების საშუალებას. ამიტომაც, ალბათ რკინის ნაწარმმა ფართო გამოყენება ჰპოვა მხოლოდ ტროას ომის შემდეგ და ხეთების სახელმწიფოს დაცემის შემდეგ, როდესაც ბერძნების სავაჭრო აქტივობის გამო რკინის ტექნოლოგია ბევრისათვის გახდა ცნობილი და აღმოჩენილი იქნა რკინის ახალი საბადოები. ასე რომ ბრინჯაოს ხანა შეცვალა რკინის ხანამ.

ჰომეროსის აღწერით, თუმცა ტროას ომის დროს (მიახლოებით 1250 წ. ძვ.წ.ა.) იარაღი ძირითადად სპილენძისა და ბრინჯაოსი იყო, მაგრამ რკინა უკვე კარგად ცნობილი იყო და დიდი მოთხოვნით სარგებლობდა, თუმცა უფრო როგორც ძვირფასი ლითონი. მაგალითად, ილიადის 23-ე სიმღერაში ჰომეროსი აღნიშნავს, რომ აქილმა რკინის დისკოთი დააჯილდოვა, დისკოს მტყორცნელთა შეჯიბრში გამარჯვებული. ამ რკინას მოიპოვებდნენ ტროელები და მათ მიმდებარედ მცხოვრები ხალხები (ილიადა 7,473), მათ შორის ხალბები, რომლებიც ტროას მხარეს იბრძოდნენ, ასევე გამოსასყიდად ოქრო და ვერცხლთან ერთად რკინაა მოხსენიებულია: ილიადა 378-

„„ო, შემიბრალეთ! გამოსასყიდს მოგცემთ უთვალავს,
სახლში მიყრია ოქრო-ვერცხლი, რკინა, სპილენძი,
ვერც კი დაითვლით, მამაჩემი იმდენ განძს მოგცემთ,
თუ ყური მოჰკრა, რომ ცოცხალი აქაველთ ტყვე ვარ“.
…“

შესაძლებელია რკინა იყო ერთ ერთი მიზეზი რის გამოც ბერძნებმა გადაწყვიტეს მცირე აზიაში გალაშქრება, სადაც მათ გაიგეს რკინის წარმოების საიდუმლოებები. ხოლო ათენის გათხრებმა აჩვენა, რომ უკვე მიახლოებით 1100 წ. ძვ წ.ა. და მოგვიანებითაც ფართოდ გამოიყენებოდა რკინის ხმლები, შუბები, ნაჯახები და რკინის ლურსმნებიც კი. ბიბლიაში იესო ნავინის წიგნში 17,16 აღწერილია, რომ ფილისტიმიელები (ბიბლიური „PILISTIM“, ესენი იყვნენ პროტობერძნული ტომები, გვიანიელინების ნათესავები, ძირითადად პელასგები) ფლობდნენ ბევრ რკინის ეტლებს, ანუ რკინა იმ დროისათვის დიდი რაოდენობით ფართოდ გამოიყენებოდა.

ჰომეროსი რკინას უწოდებს შრომატევად რკინას, იმიტომ რომ უძველეს დროში მისი მიღების ძირითად მეთოდს წარმოადგენდა ნედლი შებერვის პროცესი: რკინის მადანს და ხის ნახშირს ერთად ახურებდნენ სპეციალურ ღუმელებში (ჰორნებში — „Horn“ — რქა, მილი, თავდაპირველად ეს იყო უბრალო მილი, ამოთხრილი მიწაში, ჩვეულებრივ ჰორიზონტალურად ხევის ფერდობზე). ჰორნში რკინის ჟანგები აღდგებიან ლითონამდე გახურებული ნახშირის დახმარებით, რომელიც ართმევს ჟანგბადს, ნახშირორჟანგის წარმოქმნამდე, მადნის ასეთი გახურების დროს ნახშირთან ერთად მიიღებოდა ცომისმაგვარი (ღრუბლისებური) რკინა. წიდას აცილებდნენ ჭედვით, ჩაქუჩის ძლიერი დარტყმებით აძევებდნენ მინარევებს. პირველ ჰორნებს ჰქონდათ შედარებით დაბალი ტემპერატურები — თუჯის დნობის ტემპერატურაზე საგრძნობლად დაბალი, ამიტომაც რკინა მიიღებოდა შედარებით ნაკლებნახშირბადიანი. რომ მივიღოთ მტკიცე ფოლადი საჭირო იყო რამდენიმეჯერ გახურება, გამოწრთობა და ჭედვა ნახშირთან ერთად, ამასთან ლითონის ზედა ფენა დამატებით გაჯერებულია ნახშირბადით და მტკიცდებოდა. ასე მიიღებოდა «კარგი ლითონი» — და თუმცა ეს მოითხოვდა დიდ შრომას, ნაკეთობები, რომლებიც მიიღებოდა ამ მეთოდით, იყო მნიშვნელოვანწილად მტკიცე და მაგარი, ვიდრე ბრინჯაოს ნაკეთობები.

სიმარტივისა და ეფექტიანობის გამო ეს პრინციპი, გამოიყენებოდა განსაკუთრებული ცვლილებების გარეშე მოგვიანებითაც მრავალი საუკუნის განმავლობაში, და რჩება ჩვენს დრომდე რკინის მოპოვების ძირითად მეთოდად.

შემდგომში ისწავლეს უფრო ეფექტიანი ღუმელების დამზადება (ქართულად — დომენის ღუმელი) ფოლადის წარმოებისათვის. უკვე რომაელებმა იცოდნენ თუ როგორ მიეღწიათ ღუმელებში ფოლადისათვის საჭირო მაღალი ტემპერატურისათვის (მიახლოებით 1400 გრადუსი, ხოლო სუფთა რკინა დნება 1535 გრადუსზე). ამ დროს წარმოიქმნება თუჯი რომლის დნობის ტემპერატურაა 1100—1200 გრადუსი, რომელიც ძალიან მყიფეა მყარ მდგომარეობაში (რომლისთვისაც ჭედვა საერთოდ მიუღებელია) და არ გააჩნია ფოლადის დრეკადობა. თავდაპირველად მას თვლიდნენ მავნე გვერდით პროდუქტად (ინგლ. pig iron, ქართულად, ღორის რკინა), მაგრამ შემდგომ გამოჩნდა, რომ მეორეჯერ გადადნობისას ღუმელში ჰაერის გაძლიერებული შებერვით, თუჯი გარდაიქმნება კარგი ხარისხის ფოლადად, რადგანაც ზედმეტი ნახშირბადი იწვის.

სახელწოდების წარმოშობა

რკინის სახელწოდების წარმოშობაზე საკმაოდ ბევრი ვერსია არსებობს მათ შორის ერთ-ერთის მიხედვით ქართული რკინა ხათურ „ჰავალკის“ უკავშირდება.

ძველ ქართულად (და მეგრულად) რკინის სახელწოდება გამოითქმოდა „კინა“, ჩხა მეგრულად ცივს ნიშნავს. ამრიგად „კინჩხა“ რკინის ცივად ჭედვას, რკინის ციცვად გამოსაჭედ პუნქტს აღნიშნავს.

რომანულ ენებში (იტალ. ferro, ფრანგ. fer, ესპ. hierro, პორტ. ferro, რუმ. fier) აღებულია ლათინურიდან ლათ. ferrum. ლათინური ferrum (< *ferzom), სავარაუდოდ ნასისხებია აღმოსავლურ ენებიდან, ალბათ ფინიკიურიდან. შედ. ებრაული ებრ. barzel, შუმერული barzal, ასირიული parzilla.

გერმანულმა ენებმა რკინის სახელი ისესხეს (გოთური-eisarn, ინგლ. iron, გერმ. Eisen, ნიდერლ. ijzer, დან. jern, შვედ. järn) კელტურიდან.

ძვ. კელტური სიტყვა *isarno- (> ძვ.-ირლ. iarn, ძვ.-ბრეტ. hoiarn), სავარაუდოდ მოდის პროინდოევროპულიდან *h₁esh₂r-no- „სისხლიანის“ სემანტიკური განვითარებით „სისხლიანი“ > „წითელი“ > „რკინა“. სხვა ჰიპოთეზების მიხედვით ეს სიტყვა გამოდის პროინდოევროპული *(H)ish₂ro- „ძლიერი, წმინდანი, ზებუნებრივი ძალის მქონე“.

ძველბერძნული სიტყვა σίδηρος, შესაძლებელია ნასესხები იყოს იგივე წყაროდან საიდანაც აღებულია სლავურ, გერმანულ და ბალტიურ ენებში ვერცხლის შესატყვისი სიტყვა.

არსებობს სლავური სიტყვის „железо“ წარმოშობის რამდენიმე ვერსია (ბელარ. жалеза, უკრ. залізо, ძვ. სლავ. желѣзо, ბულგ. желязо, სერბოხორ. жељезо, პოლ. żelazo, ჩეხ. železo, სლოვენ. železo).

ერთ-ერთი ეტიმოლოგიით პროსლავურ - *želězo აკავშირებს ძველბერძნულ სიტყვასთან χαλκός, რაც აღნიშნავდა რკინასა და სპილენძს, სხვა ვერსიის მიხედვით *želězo ენათესავება სიტყვებს *žely „კუ“ და *glazъ „კლდე“, „ქვა“. მესამე ვერსიით ნასესხებია უცნობი ძველი ენიდან.

ბუნებრივი რკინის კარბონატის სახელწოდება (სიდერიტი) მოდის ლათ. sidereus — ვარსკვლავური ზეციური; მართლაც, პირველი რკინა, რომელიც ადამიანს ჩაუვარდა ხელში, იყო მეტეორიტული წარმოშობის. შეიძლება, ეს დამთხვევა შემთხვევითი არც არის. კერძოდ ძველბერძნული სიტყვა სიდეროსი (σίδηρος) რკინას და ლათინური sidus სიტყას „ვარსკვლავს“, ალბათ ააქვთ საერთო წარმოშობა.

იზოტოპები

ბუნებრივი რკინა შედგება ოთხი სტაბილური იზოტოპისაგან: ⁵⁴Fe (იზოტოპური გავრცობადობა 5,845 %), ⁵⁶Fe (91,754 %), ⁵⁷Fe (2,119 %) და ⁵⁸Fe (0,282 %). ასევე ცნობილია 20-ზე მეტი რკინის არასტაბილური იზოტოპი მასური რიცხვით 45-დან 72-მდე, რომელთა შორის ყველაზე მდგრადია — ⁶⁰Fe (ნახევარდაშლის პერიოდი დაზუსტებული 2009 წ. შეადგენს 2,6 მილიონ წელს), ⁵⁵Fe (2,737 წელი), ⁵⁹Fe (44,495 დღეღამე) და ⁵²Fe (8,275 საათი); დანარჩენ იზოტოპებს ნახევარდაშლის პერიოდი 10 წუთზე ნაკლები აქვთ.

რკინის იზოტოპი ⁵⁶Fe მიეკუთვნება ყველაზე სტაბილურ ბირთვებს: ყველა შემდეგ ელემენტს შეუძლიათ შეამცირონ კავშირის ენერგია ნუკლონით დაშლის გზით, ხოლო წინა ელემენტებს, პრინციპში, შეუძლიათ ნუკლონით კავშირის ენერგიის შემცირება სინთეზის ხარჯზე. თვლიან, რომ რკინით თავდება ელემენტების სინთეზის რიგი ნორმალური ვარსკვლავების ბირთვებში (იხ. რკინის ვარსკვლავი), ხოლო შემდეგ მომდევნო ელემენტი შეუძლია შეიქმნას მხოლოდ ზეახალი ვარსკვლავის აფეთქების შედეგად.

რკინის გეოქიმია

ჰიდროთერმული წყარო რკინიანი წყლით. რკინის ოქსიდები წყალს აძლევენ მუქ მოყავისფრო შეფერილობას

რკინა — ერთ ერთი ყველაზე გავრცელებული ელემენტია მზის სისტემაში, განსაკუთრებულად დედამიწის ჯგუფის პლანეტებზე, კერძოდ კი დედამიწაზე. რკინის მნიშვნელოვანი ნაწილი ამ პლანეტებზე მათ ბირთვებშია კონცენტრირებული, სადაც მისი შემცველობა შეფასებულია მიახლოებით 90 %. რკინის შემცველობა დედამიწის ქერქში შეადგენს 5 %, ხოლო დედამიწის მანტიაში მიახლოებით 12 %. ქერქში რკინა გავრცობადობით მხოლოდ ალუმინს ჩამორჩება. ამასთან ბირთვში მდებარეობს მთლიანად რკინის მიახლოებით 86 %, ხოლო მანტიაში 14 %. რკინის შემცველობა მნიშვნელოვნად მატულობს ფუძის ტიპის ამოფრქვეულ ქანებში, სადაც ის დაკავშირებულია პიროქსენთან, ამფიბოლთან, ოლივინთან და ბიოტიტთან. სამრეწველო კონცენტრაციით რკინა გროვდება თითქმის ყველა ეკზოგენური და ენდოგენური პროცესების დროს, დედამიწის ქერქში. ზღვის წყალში რკინა ძალიან მცირე რაოდენობითაა 0,002—0,02 მგრ/ლ. მდინარის წყალში ცოტათი მეტია — 2 მგრ/ლ.

რკინის გეოქიმიური თვისებები

რკინის გავრცობადობა სილიციუმის ატომებზე გადათვლით 10⁶.

რკინის მნიშვნელოვან გეოქიმიურ თავისებურებას წარმოადგენს — რამდენიმე ჟანგვის ხარისხის არსებობა. რკინა ნეიტრალურ ფორმაში არის — ლითონური — შეადგენს დედამიწის ბირთვს, შესაძლოა, მანტიაში მისი არსებობა და ძალიან იშვიათად გვხვდება ქერქში. FeO — რკინის არსებობის ძირითადი ფორმაა მანტიასა და დედამიწის ქერქში. Fe₂O₃ ახასიათებს დედამიწის ქერქის ყველაზე ზედა, დაჟანგულ ნაწილისათვის, კერძოდ, ნალექი მთის ქანებისათვის.

Fe²⁺-ის იონი კრისტალოქიმიური თვისებებით ახლოსაა Mg²⁺ და Ca²⁺-ის იონებთან — სხვა მთავარ ელემენტთან, რომელიც შეადგენს ყველა მიწის ქანების მნიშვნელოვან ნაწილს. კრისტალოქიმიური მსგავსების გამო რკინა ზოგჯერ ცვლის მაგნიუმს და ნაწილობრივ კალციუმს ბევრ სილიკატებში. ამასთან რკინის შემცველობა ცვალებადი შემადგენლობის მინერალებში ჩვეულებრივ იზრდება ტემპერატურის შემცირებასთან ერთად.

რკინის მინერალები

დედამიწის ქერქში რკინა საკმაოდ ფართოდაა გავრცელებული — მის წილზე მოდის მიახლოებით დედამიწის ქერქის 4,1 % (მე-4 ადგილი ყველა ელემენტს შორის, მე-2 ადგილი ლითონებს შორის). მანტიასა და დედამიწის ქერქში უმთავრესად კონცენტრირებულია სილიკატებში, ამასთან მისი შემცველობა მნიშვნელოვანია ფუძე და ულტრაფუძე ქანებში, და მცირეა  — მჟავე და საშუალო მთის ქანებში.

ცნობილია მადნებისა და მინერალების დიდი რაოდენობისა, რომლებიც შეიცავენ რკინას. უფრო პრაქტიკული მნიშვნელობა ააქვთ წითელ რკინაქვას (გემატიტი, Fe₂O₃; შეიცავს 70 %-მდე Fe), მაგნიტური რკინაქვა (მაგნეტიტი, FeFe₂O₄, Fe₃O₄; შეიცავს 72,4 %-მდე Fe), ყავისფერი რკინაქვა ან ლიმონიტი (გეტიტი და ჰიდროგეტიტი, შესაბამისად FeOOH და FeOOH·nH₂O). მათ შეიძლება ჰქონდეთ დანალექი წარმოშობა, კოლოიდური ხსნარებიდან დალექვით ტბებსა და ზღვების სანაპირო ზონებში. ამასთან წარმოიქმნება ოოლიტური რკინის მადნები. მათში ხშირად გვხვდება ვივიანიტი Fe₃(PO₄)₂·8H₂O, შემადგენელი შავი მოგრძო კრისტალებისაგან და რადიალურ-სხივური აგრეგატებისაგან.

ბუნებაში ასევე ფართოდაა გავრცელებული რკინის სულფიდები — პირიტი FeS₂ (გოგირდის ან რკინის კოლჩედანი) და პიროტინი. ისინი არ წარმოადგენენ რკინის მადანს — პირიტი გამოიყენება გოგირდმჟავას მისაღებად, ხოლო პიროტინი ხშირად შეიცავს ნიკელსა და კობალტს.

რკინის მადნების მარაგით მსოფლიოში პირველ ადგილზე არის რუსეთი. რკინის შემცველობა ზღვის წყალში არის — 1×10⁻⁵—1×10⁻⁸ %.

სხვა გავრცელებული რკინის მინერალები :

• სიდერიტი — FeCO₃ — შეიცავს მახლოებით 35 % რკინას. არის მოყვითალო თეთრი ფერი (რუხი ან ყავისფერი ელფერით დაჭუჭყიანების შემთხვევაში). სიმკვრივე ტოლია 3 გრ/სმ³ და სიმაგრე 3,5—4,5 მოოსის სკალით.
• მარკაზიტი — FeS₂ — შეიცავს 46,6 % რკინას. გვხვდება ყვითელ, როგორც თითბერი, ბიპირამიდული რომბული კრისტალები სიმკვრივით 4,6—4,9 გრ/სმ³ და სიმაგრით 5—6 მოოსის სკალით.
• ლელინგიტი — FeAs₂ — შეიცავს 27,2 % რკინას და გვხვდება მოვერცხლისფრო-მოთეთრო ბიპირამიდული რომბული კრისტალების სახით. სიმკვრივე ტოლია 7—7,4 გრ/სმ³, სიმაგრე 5—5,5 მოოსის სკალით.
• მისპიკელი — FeAsS — შეიცავს 34,3 % რკინას. გვხვდება თეთრი მონოსოლური პრიზმის სახით რომლის სიმკვრივეა 5,6—6,2 გრ/სმ³ და სიმაგრეა 5,5—6 მოოსის სკალით.
• მელანტერიტი — FeSO₄·7H₂O — იშვიათად გვხვდება ბუნებაში და წარმოადგენს მწვანე (ან რუხი მინარევების გამო) მონოსოლურ კრისტალებს, რომლებსაც გააჩნიათ მინის სიბრწყინვალე და სიმყიფე. სიმკვრივე ტოლია 1,8—1,9 გრ/სმ³.
• ვივიანიტი — Fe₃(PO₄)₂·8H₂O — გვხვდება მოლურჯო-რუხი ან მომწვანო-რუხი მონოსოლური კრისტალების სახით, რომლის სიმკვრივეა 2,95 გრ/სმ³ სა სიმაგრე 1,5—2 მოოსის სკალის მიხედვით.

ზემოთ ჩამოთვლილი მინერალების გარდა არსებობენ რკინის სხვა მინერალებიც მაგალითად:

ილმენიტი — FeTiO3 მაგნომაგნეტიტი — (Fe, Mg)[Fe2O4] ფიბროფერიტი — FeSO4(OH)·4,5H2O იაროზიტი — KFe3(SO4)2(OH)6

კოკიმბიტი — Fe2(SO4)3·9H2O რემერიტი — Fe2+Fe3+2(SO4)4·14H2O გრაფტონიტი — (Fe, Mn)3(PO4)2 სკოროდიტი — Fe3+AsO4·2H2O

შტრენგიტიт — FePO4·2H2O ფეალიტი — Fe2SiO4 ალმანდიტი — Fe3Al2[SiO4]3 ანდრადიტი — Ca3Fe2[SiO4]3

გიპერსტენი — (Fe, Mg)2[Si2O6] გედენბერგიტი — (Ca, Fe)[Si2O6] ეგირინი — (Na, Fe)[Si2O6] შამოზიტი — Fe2+4Al[AlSi3O10](OH)6·nH2O ნონტრონიტი — (Fe3+, Al)2[Si4O10](OH)2·nH2O

ძირითადი საბადოები

აშშ-ის გეოლოგიური სამსახურის მონაცემებით (2011 წ. მონაცემები), მსოფლიოში მოკვლეული რკინის საბადოების მარაგი შეადგენს 178 მლრდ ტონას. რკინის ძირითადი საბადოები მდებარეობენ ბრაზილიაში (1 ადგილი), ავსტრალიაში, აშშ, კანადაში, შვედეთში, ვენესუელაში, ლიბერიაში, უკრაინაში, საფრანგეთში, ინდოეთში. რუსეთში რკინა მოიპოვება კურსკის მაგნიტურ ანომალიაში, კოლის ნახევარკუნძულზე, კარელიაში და ციმბირში. ამ ბოლო დროს მნიშვნელოვანი როლი ეკისრებათ ოკეანის ფსკერის საბადოებს, სადაც რკინა მანგანუმთან და სხვა ფასეულ ლითონებთან ერთად კონკრეაციებში მდებარეობენ.

მიღება

რკინა-ნახშირბადის ფაზების დიაგრამა

მრეწველობაში რკინას მიიღებენ რკინის მადნისაგან, ძირითადად გემატიტისაგან (Fe₂O₃) და მაგნეტიტისაგან (FeO·Fe₂O₃).

არსებობს მადნიდან რკინის მიღების სხვადასხვა მეთოდები. ყველაზე გავრცელებულია დომენური პროცესი.

წარმოების პირველი ეტაპი - რკინის აღდგენა ნახშირბადით დომენის ღუმელებში 2000 გრდუს ცელსიუსის პირობებში. დომენის ღუმელში ნახშირბადი ქვანახშირის კოქსის სახით, რკინის მადანი აგრომერატის სახით ან გრანულების მარცვლების სახით და ფლუსი (მაგალითად, კირქვა) მიეწოდება ზემოდან, ხოლო ქვემოდან მათ ხვდება შებერვითი ცხელი ჰაერის ნაკადი.

ღუმელში კოქსის სახით ნახშირბადი იჟანგება ნახშირბადის მონოქსიდამდე. ეს ოქსიდი წარმოიქმნება ჟანგბადის უკმარისობაში წვისას:

$~\mathrm {2C+O_{2}\ \longrightarrow \ 2CO\uparrow }$

თავის მხრივ, ნახშირბადის მონოქსიდი აღადგენს მადნიდან რკინას. ეს რეაქცია რომ მიმდინარეობდეს უფრო სწრაფად, გახურებულ ნახშირბადის მონოქსიდს ატარებენ რკინის ოქსიდში:

$~\mathrm {3CO+Fe_{2}O_{3}\ \longrightarrow \ 2Fe+3CO_{2}\uparrow }$

ფლიუსს ამატებენ მოპოვებულ მადანში არასასურველი მინარევებისაგან თავდასაღწევად (უპირველეს ყოვლისა სილიკატებისაგან; მაგალითად, კვარცისაგან). ტიპური ფლუსი შეიცავს კირქვას (კალციუმის კარბონატი) და დოლომიტს (მაგნიუმის კარბონატი). სხვა მინარევებისათვის გამოიყენებენ სხვა ფლიუსებს.

ფლუსის მოქმედება (ამ შემთხვევაში კალციუმის კარბონატი) იმაში მდგომარეობს, რომ მისი გახურებისას ის იშლება მის ოქსიდამდე:

$~\mathrm {CaCO_{3}\ {\xrightarrow {100^{\circ }C}}\ CaO+CO_{2}\uparrow }$

კალციუმის ოქსიდი უერთდება სილიციუმის დიოქსიდს, წიდის წარმოქმნით — კალციუმის მეტასილიკატი:

$~\mathrm {CaO+SiO_{2}\ {\xrightarrow {>100^{\circ }C}}\ CaSiO_{3}}$

წიდა, სილიციუმის ოქსიდისაგან განსხვავებით, დნება ღუმელში. უფრო მჩატეა, ვიდრე რკინა და წიდა ცურავს ზედაპირზე - ეს თვისება იძლევა საშუალებას გამოყოს წიდა ლითონისაგან. წიდა შემდგომში შეიძლება გამოყენებულ იქნას მშენებლობებზე და სოფლის მეურნეობაში. რკინის შენადნობი, მიღებული დომენის ღუმელში, შეიცავს საკმაოდ ბევრ ნახშირბადს (თუჯი). ასეთი შემთხვევების გარდა, როდესაც თუჯი უშუალოდ გამოიყენება, ის საჭიროებს შემდგომ გადამუშავებას.

ჭარბ ნახშირბადს და სხვა მინარევებს (გოგირდი, ფოსფორი) თუჯს აცილებენ მარტენის ღუმელში ან კონვერტორებში ჟანგვის მეშვეობით. ელექტრული ღუმელი გამოიყენება ლეგირებული ფოლადების გამოსადნობად.

დომენური პროცესის გარდა, გავრცელებულია რკინის პირდაპირი მიღების პროცესი. ამ შემთხვევაში წინასწარ დაქუცმაცებულ მადანს ურევენ განსაკუთრებულ თიხას, რითაც ფორმირდება გრანულები. გრანულებს მოწვავენ, და ამუშავებენ მაღაროსებულ ღუმელში მეთანის კონვერსიის გახურებული პროდუქტებით, რომლებიც შეიცავენ წყალბადს. წყალბადი ადვილად აღადგენს რკინას:

$~\mathrm {Fe_{2}O_{3}+3H_{2}\ {\xrightarrow {100^{\circ }C}}\ 2Fe+3H_{2}O}$,

ამავე დროს არ ხდება რკინის დაბინძურება ისეთი მინარევებით როგორიცაა გოგირდი და ფოსფორი, რომლებიც წარმოადგენენ ჩვეულებრივ მინარევებს ქვანახშირში. რკინა მიიღება მყარ მდგომარეობაში, და შემდგომში ხდება მათი გადადნობა ელექტრო ღუმელებში.

ქიმიურად წმინდა რკინა მიიღება მისი მარილების ხსნარების ელექტროლიზით.

ფიზიკური თვისებები

რკინა — ტიპური ლითონია, თავისუფალ მდგომარეობაში — მოვერცხლისფრო-თეთრი ფერისა რუხი ელფერით. სუფთა ლითონი პლასტიკურია, სხვადასხვა მინარევები (კერძოდ — ნახშირბადი) ზრდიან მის სიმაგრეს და სიმყიფეს. ფლობს კარგად გამოკვეთილ მაგნეტიკურ თვისებებს. ხშირად გამოყოფენ ეგრეთ წოდებულ «რკინის ტრიადას» — სამი ლითონის ჯგუფს (რკინა Fe, კობალტი Co, ნიკელი Ni), რომლებიც ფლობენ მსგავსი ფიზიკური თვისებებით, ატომის რადიუსით და ელექტროუარყოფითობის მნიშვნელობით.

კუბური მოცულობაცენტრირებული მესერი

რკინისათვის დამახასიათებელია კრისატლების პოლიმორფიზმი, მას გააჩნია ოთხი კრისტალური მოდიფიკაცია:

• 769 °C-მდე არსებობს α-Fe (ფერიტი) მოცულობაცენტრირებული კუბური მესერით და ფერომაგნეტიკის თვისებებით (769 °C ≈ 1043 K — კიურის წერტილი რკინისათვის)
• 769—917 °C ტემპერატურულ ინტერვალში არსებობს β-Fe, რომელიც α-Fe-საგან განსხვავდება მხოლოდ მოცულობა ცენტრირებული კუბური მესერის პარამეტრებით და პარამაგნეტიკის მაგნიტური თვისებებით
• 917—1394 °C ტემპერატურულ ინტერვალში არსებობს γ-Fe (აუსტენიტი) წახნაგცენტრირებული კუბური მესერით
• 1394 °C-ზე მეტისას მდგრადია δ-Fe მოცულობაცენტრირებული კუბური მესერი.

ლითონმცოდნეობა არ გამოყოფს β-Fe როგორც ცალკე ფაზას, დამას განიხილვს როგორც α-Fe-ს სახესვაობას. რკინის ან ფოლადის გახურებისას კიურის წერტილზე ზემოთ (769 °C ≈ 1043 K) იონების თერმული მოძრაობა შლის ელექტრონების სპინის მაგნიტურ მომენტებს, ფერომაგნეტიკი ხდება პარამაგნეტიკი — ხდება მეორე სახის ფაზური გადასვლა, მაგრამ პირველი სახის ფაზური გადასვლა კრისტალების ძირითადი ფიზიკური პარამეტრების ცვლილებებით არ ხდება.

სუფთა რკინისათვის, ნორმალური წნევის დროს, ლითონმცოდნეობის თვალსაზრისით, არსებობს შემდეგი მდგრადი მოდიფიკაციები:

• აბსოლუტური ნულიდან 910 °C-მდე მდგრადია α-მოდიფიკაცია მოცულობაცენტრირებული კუბური (კუბური სინგონია) კრისტალური მესერით.
• 910-დან 1400 °C-მდე მდგრადია γ-მოდიფიკაცია წახნაგცენტრირებული კუბური კრისტალური მესერით.
• 1400-დან 1539 °C-მდე მდგრადია δ-მოდიფიკაცია მოცულობაცენტრირებული კუბური (კუბური სინგონია) კრისტალური მესერით.

ფოლადში ნახშირბადისა და მალეგირებელი ელემენტების არსებობა მნიშვნელოვნად ცვლის ფაზური გადასვლების ტემპერატურებს (იხ. რკინა-ნახშირბადის ფაზური დიაგრამა). ნახშირბადის მყარი ნარევის α- და δ-რკინას ეწოდება ფერიტი. ზოგჯერ განასხვავებენ მაღალტემპერატურულ δ-ფერიტს და დაბალტემპერატურულ α-ფერიტს (ან უბრალოდ ფერიტს), თუმცა მათი ატომური სტრუქტურა ერთნაირია. γ-რკინაში ნახშირბადის მყარ ხსნარს ეწოდება აუსტენიტი.

• მაღალი წნევის პირობებში (მეტი ვიდრე 104 მპა, 100 ათ. ატმ.) ჩნდება ε-რკინის მოდიფიკაცია ჰექსაგონალური მჭიდროდ შეფუთული მესერით.

პოლიმორფიზმის მოვლენა მეტად მნიშვნელოვანია ფოლადის მეტალურგიისათვის. სწორედ კრისტალური მესერის α—γ გადასვლების გამო ხდება ფოლადის თერმული დამუშავება. ამ მოვლენის გარეშე რკინა როგორც ფოლადის საფუძველი ვერ იქნებოდა ასე ფართოდ გავრცელებული.

რეფრაქტორული (ძნელად დნობადი) რკინა, მიეკუთვნება საშუალო აქტივობის ლითონებს. რკინის დნობის ტემპერატურაა 1539 °C, დუღილის ტემპერატურა — 2862 °C.

ქიმიური თვისებები

რკინის ჟანგვის ძირითადი ხარისხებია — +2 და +3.

• ჰაერზე რკინის შენახვისას (200 °C ტემპერატურამდე) ის თანდათანობით იფარება ოქსიდის მჭიდრო ფენით, რომელიც ხელს უშლის ლითონის შემდგომ ჟანგვას. ტენიან ჰაერში რკინა იფარება ჟანგის ფხვიერი ფენით, რომელიც არ უშლის ხელს ჟანგბადისა და ტენის კავშირს ლითონთან და მის დაშლას. ჟანგს არ გააჩნია მუდმივი ქიმიური შემადგენლობა, მიახლოებით მისი ქიმიური ფორმულა შეიძლება ჩაიწეროს როგორც Fe₂O₃·xH₂O.
• ჟანგბადთან რკინა რეაგირებს გახურებისას. ჰაერში რკინის წვისას წარმოიქმნება ოქსიდი Fe₃O₄, სუფთა ჟანგბადში წვისას წარმოიქმნება — ოქსიდი Fe₂O₃. თუკი დადნობილ რკინაში გავატარებთ ჟანგბადს ან ჰაერს, მაშინ წარმოიქმნება ოქსიდი FeO. გოგირდის ფხვნილისა და რკინის გახურებისას წარმოიქმნება სულფიდი, რომლის მიახლოებითი ფორმულა შეიძლება ჩაიწეროს როგორც FeS.
• გახურებისას რკინა შედის რეაქციაში ჰალოგენებთან. რადგანაც FeF₃ არააორთქლებადია, რკინა მდგრადია ფთორის ზემოქმედების მიმართ 200—300 °C ტემპერატურამდე. რკინის ქლორირებისას (მიახლოებით 200 °C) წარმოიქმნება აორთქლებადი ღრუბელი Fe₂Cl₆. თუ კი რკინისა და ბრომის ურთიერთქმედება მიმდინარეობს ოთახის ტემპერატურაზე ან გახურებისას და ბრომის ორთქლების წნევის მომატებით, მაშინ წარმოიქმნება FeBr₃. FeCl₃-ის და განსაკუთრებით FeBr₃-ის გახურებისას ცილდება ჰალოგენი და გარდაიქმნება რკინის (II) ჰალოგენიდებად. რკინის იოდთან ურთიერთქმედებისას წარმოიქმნება იოდიდი Fe₃I₈.
• გახურებისას რკინა ურთიერთქმედებს აზოტთან, რკინის ნიტრიდის Fe₃N წარმოქმნით, ფოსფორთან წარმოქმნის ფოსფიდებს FeP, Fe₂P და Fe₃P, ნახშირბადთან, წარმოქმნის Fe₃C კარბიდს, სილიციუმთან, წარმოქმნის რამდენიმე სილიციდს, მაგალითად FeSi.
• გაზრდილი წნევის პირობებში ლითონური რკინა რეაგირებს ნახშირბადის მონოქსიდთან (II) CO, ამასთან წარმოიქმნება თხევადი, ჩვეულებრივ პირობებში ადვილად აორთქლებადი რკინის პენტაკარბონილი Fe(CO)₅. ასევე ცნობილია რკინის კარბონილები შემდეგი შემადგენლობით Fe₂(CO)₉ და Fe₃(CO)₁₂. რკინის კარბონილები გამოიყენებიან რკინაორგანული ნაერთების სინთეზისას, როგორც ნივთიერება, თავდაპირველი წყარო, მათ შორის ფეროცენის რომლის შემადგენლობაა (η⁵-C₅H₅)₂Fe.
• წმინდა ლითონური რკინა მდგრადია წყალში და ტუტეების გაზავებულ ხსნარებში. რკინა არ იხსნება ცივ კონცენტრირებულ გოგირდმჟავაში და აზოტმჟავაში, რკინის ზედაპირის პასივაციის გამო მტკიცე ოქსიდური ფენით. ცხელი კონცენტრირებული გოგირდმჟავა წარმოადგენს უფრო ძლიერ მჟანგავს და რეაგირებს რკინასთან.
• მარილმჟავასთან და გაზავებულ (მიახლოებით 20 %) გოგირდმჟავასთან რკინა რეაგირებს რკინის (II) მარილების წარმოქმნით:

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑;

Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂↑.

• რკინის ურთიერთქმენდებით მიახლოებით 70 % გოგირდმჟავასთან რეაქცია მიმდინარეობს რკინის სულფატის (III) წარმოქმნით:

2Fe + 6H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂↑ + 6H₂O.

• რკინის ოქსიდი(II) FeO ხასიათდება ფუძე თვისებებით, მას პასუხობს ფუძე Fe(OH)₂. რკინის ოქსიდი(III) Fe₂O₃ სუსტად ამფოტერულია, მას პასუხობს უფრო სუსტი, ვიდრე Fe(OH)₂, ფუძე Fe(OH)₃, რომელიც რეაგირებს მჟავეებთან:

2Fe(OH)₃ + 3H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + 6H₂O.

• რკინის ჰიდროქსიდი(III) Fe(OH)₃ ავლენს სუსტ ამფოტერულ თვისებებს, მას შეუძლია რეაგირება მხოლოდ ტუტეების კონცენტრიებულ ხსნარებთან:

Fe(OH)₃ + 3КОН → K₃[Fe(OH)₆].

• ამასთან წარმოქმნილი რკინის (III) ჰიდროქსოკომპლექსები მდგრადნი არიან ძლიერ ტუტე ხსნარებში. ხსნარების წყლით გაზავებისას ისინი იშლებიან, თანაც ილექება Fe(OH)₃.
• რკინს (III) შენაერთები ხსნარებში აღდგებიან ლითონური რკინით:

Fe + 2FeCl₃ → 3FeCl₂.

• რკინის (III) მარილების წყლის ხსნარების შენახვისას შეიმჩნევა რკინის (II)-ის დაჟანგვა რკინა (III)-მდე:

4FeCl₂ + O₂ + 2H₂O → 4Fe(OH)Cl₂.

• რკინის (II) მარილებიდან წყლის ხსნარებში მდგრადია მორის მარილი - ამონიუმის ორმაგი სულფატი და რკინა (II) (NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6Н₂O.
• რკინას (III) შეუძლია წარმოქმნას კვასცის ტიპის ერთმუხტიანი კათიონიანი ორმაგი სულფატები, მაგალითად, KFe(SO₄)₂ — რკინაკალიუმიანი კვასცები, (NH₄)Fe(SO₄)₂ — რკინაამონიუმიანი კვასცები და სხვა.
• აიროვანი ქლორის ან ოზონის ზემოქმედებით რკინის (III)-ის ნაერთების ტუტე ხსნარებთან წარმოიქმნება რკინის (VI)-ის ნაერთები — ფერატები, მაგალითად, კალიუმის ფერატი(VI) K₂FeO₄. არსებობს შეტყობინებები რკინის (VIII)-ის ნაერთების წარმოქნის შესახებ ძლიერი დამჟანგავების ზემოქმედებით.
• რკინის (III) ნაერთების აღმოსაჩენად ხსნარებში გამოიყენებენ Fe³⁺ იონების ხარისხობრივ რეაქციას SCN⁻ ტიოციანატ-იონებთან. Fe³⁺-ის იონების ურთიერთქმედებისას SCN⁻ ანიონებთან წარმოიქმნება წითელი რკინის როდანიდი Fe(SCN)₃. Fe³⁺-ის იონებზე სხვა რექტივს წარმოადგენს კალიუმის ჰექსაციანოფერატი (II) K₄[Fe(CN)₆] (ყვითელი მარილი). Fe³⁺-სა და [Fe(CN)₆]⁴⁻ იონების ურთიერთქმედებისას წარმოიქმნება და ილექება ლურჯი ფერის ბერლინის ლაჟვარდის ნალექი:

4K₄[Fe(CN)₆] + 4Fe³⁺ → 4KFe^III[Fe^II(CN)₆]↓ + 12K⁺.

Fe²⁺-ის იონებზე რეაქტივად შეიძლება იყოს კალიუმის ჰექსაციანოფერატი (III) K₃[Fe(CN)₆] (წითელი სისხლისფერი მარილი). Fe²⁺-სა და [Fe(CN)₆]³⁻-ის იონების ურთიერთქმედებისას წარმოიქმნება და ილექება ტურნბულევის ლურჯი (ბერლინის ლაჟვარდი):

3K₃[Fe(CN)₆] + 3Fe²⁺ → 3KFe^II[Fe^III(CN)₆]↓ + 6K⁺.

საინტერესოა, რომ ბერლინის ლაჟვარდი და ტურნბულევის ლურჯი — ერთი და იგივე ნივთიერების სხვადასხვა ფორმაა, რადგანაც ხსნარში მყარდება წონასწორობა:

KFe^III[Fe^II(CN)₆] ↔ KFe^II[Fe^III(CN)₆].

გამოყენება

რკინის მადანი

რკინა ყველაზე გამოყენებადი ლითონია, მასზე მოდის მსოფლიო მეტალურგიული წარმოების 95 %.

• რკინა წარმოადგენს თუჯისა და ფოლადის ძირითად კომპონენტს — ის წარმოადგენს უმნიშვნელოვანეს კოსტრუქციულ მასალას.
• რკინა შეიძლება შედიოდეს სხვა ლითონების საფუძველზე არსებული შენადნობების შემადგენლობაში - მაგალითად, ნიკელის.
• მაგნიტური რკინის ოქსიდი (მაგნეტიტი) — მეტად მნიშვნელოვანი მასალაა კომპიუტერების გრძელვადიანი მეხსიერების მოწყობილობების წარმოებაში: მყარი დისკების და დისკეტების და ა.შ.
• მაგნეტიტის ულტრადისპერსიული ფხვნილი გამოიყენება შავ-თეთრ ლაზერულ პრინტერებში როგორც ტონერი.
• მთელი რიგი რკინის შენადნობების უნიკალური ფერომაგნიტური თვისებები ხელს უწყობს მათ ფართო გამოყენებას ელექტროტექნიკაში ტრანსფორმატორების და ელექტროძრავების მაგნიტოგამტარებში.
• რკინის ქლორიდი (III) გამოიყენება რადიომოყვარულ პრაქტიკაში.
• შვიდწყლიანი რკინის სულფატი FeSO4•7H2O (რკინის შაბიამანი) სპილენძის სულფატთან (შაბიამანთან) ერთად არეული გამოიყენება სოფლის მეურნეობაში, მებაღეობაში და მშენებლობაში მავნებლებისა და სოკოების წინააღმდეგ საბრძოლველად.
• რკინა გამოიყენება როგორც ანოდი რკინა-ნიკელის აკუმულატორებში, რკინა-ჰაერის აქკუმულატორებში.
• ორვალენტიანი და სამვალენტიანი რკინის ქლორიდების წყლის ხსნარები, ასევე მისი სულფატები გამოიყენებიან როგორც კოაგულიანტები ბუნებრივი და ჩამდინარე წყლების გაწმენდის პროცესში და წყლის გასამზადებლად მრეწველობაში.

რკინის ბიოლოგიური მნიშვნელობა

ცოცხალ ორგანიზმებში რკინა წარმოადგენს მეტად მნიშვნელოვან მიკროელემენტს, განსაკუთრებით ჟანგბადის მიმოცვლის პროცესში (სუნთქვა). ზრდასრული ადამიანის ორგანიზმი შეიცავს მიახლოებით 3,5 გრამ რკინას (მიახლოებით 0,02 %), რომელთაგან 78 % წარმოადგენს სისხლის გემოგლობინის მთავარ მოქმედ ელემენტს, დანარჩენი კი შედის სხვა უჯრედების ფერმენტების შემადგენლობაში, რომლებიც ასრულებენ კატალიზატორის როლს უჯრედების სუნთქვის პროცესებში. რკინის უკმარისობა ვლინდება როგორც ორგანიზმის ავამყოფობა (ქლოროზი მცენარეებში და ანემია ცხოველებში).

ჩვეულებრივ რკინა შედის ფერმენტების შემადგენლობაში კომპლექსის სახით, რომელსაც უწოდებენ გემს. კერძოდ კი, ეს კომპლექსი არის გემოგლობინის შემადგენლობაში — უმნიშვნელოვანეს ცილაში, რომელიც უზრუნველყოფს ჟანგბადის ტრანსპორტირებას სისხლიდან ორგანიზმის ყველა ორგანომდე. და სწორედ ის აძლევს სისხლს დამახასიათებელ წითელ ფერს.

გემისაგან განსხვავებული რკინის კომპლექსები, გვხვდება მაგალითად, მეთან-მონოქსიგენაზეს ფერმენტში, მნიშვნელოვან ფერმენტში - რიბონუკლეოტიდ-რედუკტაზე, რომელიც მონაწილეობს დნმ-ს სინთეზში.

რკინის არაორგანული ნაერთები გვხვდება ზოგ ბაქტერიაში, ისინი ზოგჯერ გამოიყენებენ მას ჰაერის აზოტის დასაკავშირებლად.

ცხოველებისა და ადამიანის ორგანიზმში რკინა საკვებთან ერთად ხვდება (რკინით ყველაზე მდიდარია ღვიძლი, ხორცი, კვერცხი, ლობიო, პური, ბურღულეულობა, ჭარხალი). საინტერესოა, რომ ისპანახი შეცდომით იქნა შეყვანილი ამ სიაში (ანალიზების შედეგების მექანიკური შეცდომით ჩაწერის გამო — მძიმის შემდეგ დაკარგული იქნა ერთი „ზედმეტი“ ნოლი).

ადამიანის რკინის დღეღამური საჭირო რაოდენობა არის : ბავშვების — 4-დან 18 მგრ-მდე, ზრდასრული მამაკაცისათვის — 10 მგრ, ზრდასრული ქალისათვის — 18 მგრ, ფეხმძიმე ქალებისათვის (ფეხმძიმობის მეორე ნახევარში) — 33 მგრ. ქალებს რკინაზე უფრო მეტი მოთხოვნილება აქვთ, ვიდრე მამაკაცებს. როგორც წესი, რკინა რომელიც საკვებთან ერთად ხვდება ორგანიზმში საკმარისია, მაგრამ ზოგ სპეციალურ შემთხვევებში (ანემია, ასევე სისხლის დონორობის დროს) საჭიროა რკინაშემცველი პრეპარატები და საკვები დანამატები (გემატოგენი, ფეროპლექსი).

რკინის დღეღამური საჭირო დოზა მცირეა და ამიტომ ადვილად შეიძლება მისი კომპენსირება. მაგრამ ბავშვს რომელსაც ძუძუთ კვებავენ, არც თუ ისე იშვიათად უჩნდება რკინის დეფიციტი. ორგანიზმში ადვილად ღდგება წონასწორობა რკინის მიღებასა და გამოყოფას შორის, და მისი დროებითი დეფიციტი ადვილად ივსება არსებული მარაგებიდან. ანემიის დროს რომელიც გამოწვეულია მაგალითად, ისეთი პარაზიტებით როგორიცაა, ინვაზია, მალარია და ანკილოსტომოზი მკვეთრად იზრდება რკინაზე მოთხოვნა.

წყალში რკინის მომატებული შემცველობა (1—2 მგრ/ლ-ზე მეტი) მნიშვნელოვნად აუარესებს წყლის ორგანოლეპტიკურ მაჩვენებლებს, რომელიც აძლევს არასასიამოვნო გემოს, და წყალს ხდის გამოუყენებადს, ადამიანში იწვევს ალერგიულ რეაქციებს, შეუძლია გახდეს სისხლისა და ღვიძლის დაავადების მიზეზი. რკინის ზღვრული დასაშვები რაოდენობა წყალში არის 0,3 მგრ/ლ.

რკინის ჭარბმა რაოდენობამ (200 მგრ და მეტი) შეიძლება ტოქსიკური ქმედება გამოიწვიოს. რკინის გადაჭარბებული რაოდენობა ძაბავს ორგანიზმის ანტიოქსიდანტურ სისტემას, ამიტომაც ჯანმრთელი ადამიანებისათვის არაა რეკომენდებული რკინის შემცველი პრეპარატების მიღება.

წყაროები (ისტორიის განყოფილებისათვის)

• http://n-t.ru/ri/ps/pb026.htm დაარქივებული 2011-07-22 საიტზე Wayback Machine.
• http://www.krotov.info/acts/03/1/kliment_aleksandr_09.htm
• http://annals.xlegio.ru/hetts/small/anitta.htm დაარქივებული 2007-11-30 საიტზე Wayback Machine.
• გ. გ. გიორგაძე. „ანიტის ტექსტი“ და ხეთების ადრეული ისტორიის ზოგიერთი საკითხები (annals.xlegio.ru)
• რ. მ. აბრამიშვილი. რკინის ათვისების საკითხები აღმოსავლეთ საქართველოს ტერიტორიაზე, ВГМГ, XXII-В, 1961.
• ხახუტაიშვილი დ. ა. ძველკოლხური რკინის მეტალურგიის ისტორია. უძველესი ისტორიის საკითხები (კავკასია-ახლო აღმოსავლეთის კრებული, გამოც. 4). თბილისი, 1973.
• ჰეროდოტე. „ისტორია“, 1:28.
• ჰომეროსი. „ილიადა“, „ოდისეა“.
• ვერგილიუსი. „ენეიდა“, 3:105.
• არისტოტელე. „საოცარი ჭორების შესახებ“, II, 48. ВДИ, 1947, № 2, ფურც. 327.
• კლიმენტი ალექსანდრიელი. „სტრომატები“, თავი 21.
• ლომონოსოვი მ. ვ. მეტალურგიის პირველი საფუძვლები.

იხილეთ აგრეთვე

• * რკინის ოქსიდები
• რკინის ჰიდროქსიდები
• რკინათმცოდნეობა
• თვითნაბადი რკინა

რესურსები ინტერნეტში

• ვიქსიკონში განმარტებულია სიტყვა: რკინა
• რკინა Webelements-ზე
• რკინა ქიმიური ელემენტების პოპულარულ ბიბლიოთეკაში დაარქივებული 2011-07-22 საიტზე Wayback Machine.
• რკინა საიტზე XuMuK.ru
• რკინის საბადოები დაარქივებული 2007-09-28 საიტზე Wayback Machine.
• ავადმყოფობები, გამოწვეული რკინის უკმარისობით და მისი სიჭარბით ადამიანის ორგანიზმში
• რკინა ყურანში დაარქივებული 2012-01-17 საიტზე Wayback Machine.

სქოლიო

პორტალი ქიმია