يتأكسد الحديد أو يصدأ حينما يتفاعل مع الأكسجين
تظهر أهمية عنصر الحديد جليةً في حياتنا؛ فلَهُ أهمية كبيرة في البناء، ثم في توفير الغذاء اللازم للنباتات، وأيضًا يحمل الأكسجين في دمائنا، فدائمًا ما كان ذلك العنصر مشغولًا بإبقاء الحياة على الأرض مستمرة.
الحديد عنصر هشّ ومادة صلبة، صُنّف في المجموعة الثامنة في الجدول الدوري للعناصر. يُعتبر من أكثر العناصر المتوفرة على سطح الأرض، تَفسد صورته الأولية بمجرد التعرّض للرطوبة والهواء والحرارة العالية. يُعدّ الحديد رابع العناصر الشائع تواجدها في القشرة الأرضية من ناحية الوزن، كما يُعتقد أن نواة الأرض يتكوّن معظمها من الحديد.
بجانب كونه من أكثر المعادن الشائعة على سطح الأرض؛ فهو يتواجد بوفرة في الشمس والنجوم بحسب مختبر “لوس ألاموس” الوطني.
الحديد من العناصر الهامة لبقاء الكائنات حية طبقًا لمختبر “جيفرسون”. يلعب دورًا هامًا في إنتاج اليخضور (Cholorophyll) في النباتات، وهي مادة تُكسب النباتات اللون الأخضر ولها أهمية كبيرة في عملية التمثيل الضوئي. أما في الحيوانات، فهو مُكوِّن رئيسي للهيموجلوبين (البروتين المسؤول عن نقل الأكسجين من الرئتين إلى الأنسجة المختلفة في باقي أنحاء الجسد).
يُمثّل الحديد 90% من كل المعادن الجديدة المُشتقة طبقًا لتصريحات المجمع الملكي للكيمياء.
يُستخدم معظمها في صناعة الصُلب (سبائك الحديد والكربون) والذي يُستخدم بدوره في الأغراض الصناعية والهندسة المدنية لصناعة الخرسانة المُسلَّحة.
(الصُلب المُقاوم للصدأ – Stainless Steel) الذي يحتوي على الأقل 10.5% من الكروميوم يمتلك مقاومة عالية للصدأ.
يُستخدم في صناعة أدوات المائدة والأجهزة الكهربية وتجهيزات المطابخ كأواني الطهي المختلفة. إضافة بعض العناصر الأخرى يُكسب الصُلب خصائص أفضل.
كإضافة النيكل الذي يرفع من متانة الصُلب ويجعله مقاومًا للحرارة والأحماض، والمنجنيز يُكسبه المتانة أيضًا، في حين أن إضافة القليل من التنجستين يجعله يحافظ على صلابته في درجات الحرارة العالية.
حقائق عددية:
- العدد الذري (عدد البروتونات في نواة ذرة الحديد): 26
- الرمز الكيميائي (في الجدول الدوري): Fe
- الوزن الذري (متوسط كتلة النواة): 55.845
- الكثافة: 7.874 جرام/سم مكعب
- الحالة الفيزيائية في درجة حرارة الغرفة: الحالة الصلبة
- نقطة الانصهار: 2,800.4 فهرنهايت (1,538 درجة مئوية)
- نقطة الغليان: 5,181.8 فهرنهايت (2,861 درجة مئوية)
- عدد النظائر (عدد الذرات لنفس العنصر مع اختلافها عدد النيوترونات): 33 نظير
- عدد النظائر المستقرة: 4
- أكثر النظائر شيوعًا: Iron-56 يتوافر في الطبيعة بنسبة 91.754%
تاريخ وخصائص الحديد:
يعتقد علماء الآثار أن بداية استخدام الحديد تعود إلى 5000 عام. في الحقيقة، كان يُعتقد أن الحديد قديمًا يسقط من السماء حرفيًا.
في دراسة نُشرت عام 2013 في دورية علماء الآثار، اختبر الباحثون الخرز الحديدي للمصريين القدماء والذي يعود تاريخه لحوالي 3200 عام قبل الميلاد واكتشفوا أنه صُنع من حديد النيازك.
ذكرت أيضًا وصايا الإنجيل القديمة الحديد أكثر من مرة وفقًا لمختبر “لوس ألاموس” الوطني.
يُمكن الحصول على الحديد من خاماته الأولية (أكاسيد) الهيماتيت والمجنيتايت، وفي درجات الحرارة المنخفضة يُمكن الحصول عليه من التاكونايت والليمونايت والسيدرايت.
يمتلك الحديد أربعة أطوار تآصلية، ما يعني أن ذرات الحديد لديها أربعة أطوار يُمكن أن تتواجد عليها. هذه الأطوار أو الأشكال تُدعى (Ferrites) وتُعرف بـ ألفا (وهو المغناطيس) وبيتا وجاما وأوميجا.
يُعتبر الحديد أحد أهم العناصر الغذائية في أي نظام غذائي.
ويُعتبر نقص الحديد أحد أكثر أمراض التغذية شيوعًا، فهو يُسبب الأنيميا والضعف والإرهاق العام الذي يؤثر على القدرة على القيام بالأعمال اليومية للبالغين.
كما أنه يُمكن أن يؤثر على الذاكرة فيُضعفها، ويؤثر على بعض الوظائف العقلية الأخرى في فترة المراهقة طبقًا لمراكز مكافحة الأمراض والوقاية منها.
النساء اللاتي يعانين من نقص الحديد تتزايد معدّلات خطر ولادة جنين صغير الحجم أو خطر الولادة المبكرة بحسب تحذيرات مراكز مكافحة الأمراض والوقاية منها.
هناك نوعين من الحديد الغذائي: النوع الأول (الهيم) يُعتبر أكثر الأنواع سهولة في الامتصاص ويتواجد بوفرة في اللحوم والأسماك والدواجن، في حين أن النوع الثاني (غير الهيم) الذي يُمتص أيضًا ولكن بنسبة أقل من النوع الأول ويتواجد في بعض النباتات كالسبانخ والكرنب والبروكلي واللحوم أيضًا طبقًا لمنظمة الصليب الأحمر الأمريكية.
يمتص معظم الأشخاص حوالي 30% من الحديد النوع الأول ولكنهم يمتصون حوالي 2-10% من حديد النوع الثاني وفقًا لتقارير الصليب الأحمر الأمريكي.
يُمكن زيادة النسبة الممتصة من الحديد في الجسم عن طريق إضافة بعض الأغذية الغنية بفيتامين C كالطماطم والفواكه الحمضية.
هل تعلم أن:
- يظهر الدم باللون الأحمر نتيجة تفاعل الحديد مع الأكسجين. فيظهر باللون الأحمر نتيجة الطريقة التي تعكس بها الروابط بين العنصرين الضوء الساقط عليها.
- الحديد النقي ناعم وطري ويمكن تطويعه بسهولة.
- في 2007 اكتشف الباحثون عمودًا طويلًا من الماء غني بالحديد، ينبثق من فتحات تحت الماء في جنوب المحيط الأطلنطي.
- الحديد ضروري لنمو العوالق النباتية وهي عبارة عن بكتيريا بحرية دقيقة تستهلك ثاني أكسيد الكربون من الهواء الخارجي لتُتم عملية البناء الضوئي. ومن ثم اقترح بعض الباحثين زيادة خصوبة البحار عن طريق كميات حديد إضافية يمكنها أن تُساعد في امتصاص المزيد من ثاني أكسيد الكربون. ولكن في دراسة نُشرت على الشبكة الدولية في نوفمبر 2010 في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم وجدت أن تلك الفكرة قد يكون جانبها الصواب، حيث أن كمية الحديد المضافة قد تسمح بنمو الطحالب المنتجة للسموم مما يؤدي إلى زيادة سمية المياه في تلك المناطق؛ مما يُعتبر خطرًا على الحياة البحرية في تلك المناطق.
- يُعتبر الحديد أحد العناصر الهامة في تكوين النيازك (السيدريت).
- دعامة حديدية تعود إلى 400 سنة قبل الميلاد تقف حتى الآن في دلهي بالهند. طول الدعامة حوالي 7.25 متر وقطرها حوالي 40 سم. وبالرغم من تعرّضها طول تلك الفترة للعوامل الجوية إلا أنها لم تصدأ حتى الآن نظرًا للتركيبة الفريدة لذلك المعدن.
- بعض الأطعمة الغنية بالحديد: اللحوم مثل اللحم البقري والديك الرومي والدجاج ولحم الخنزير، والأطعمة البحرية مثل الجمبري والرخويات والمحار وسمك التونة، والخضروات مثل السبانخ والبروكلي والبازلاء والبطاطا والفاصوليا الخضراء، والخبز والحبوب مثل حبوب النخالة وخبز الحبوب الكاملة والأرز المُخصب، بعض الأغذية الأخرى كالفول والعدس ومعجون الطماطم والتوفي ودبس السكر حسب الصليب الأحمر الأمريكي.
- سطح المريخ أحمر نتيجة الكميات الكبيرة من أكسيد الحديد (الصدأ). وطبقًا لمجلة الطبيعة فإن قشرة المريخ تحتوي على ضعف كمية أكسيد الحديد الموجودة في قشرة الأرض.
- نواة الأرض الصلبة الداخلية والسائلة الخارجية مكونتان في الأساس من الحديد حوالي 85% و80% من الوزن على الترتيب. التيار الكهربي الناتج من الحديد السائل في نواة الأرض يصنع مجالًا مغناطيسيًا يحمي الأرض، حسب وكالة ناسا. أيضًا يتواجد الحديد في أنوية الكواكب الأخرى في مجموعتنا الشمسية.
- الحديد هو أثقل العناصر التي تكونت في أنوية النجوم. العناصر الأثقل من الحديد يُمكن أن تتكون في حالة انفجار النجوم عالية الكتلة (الانفجار العظيم) طبقًا لمختبر الدفع النفاث لوكالة ناسا.
- الاسم اللاتيني للحديد هو فيريم ومن هذه التسمية جاء الرمز الكيميائي له Fe.
- كلمة (Iron) هي مشتقة من كلمة (Iren) الأنجلو-ساكسونية. قد تكون اشتقت أيضًا من كلمات قديمة كانت تعني (المعدن المقدس) لأنه كان يُستخدم في صناعة السيوف التي استخدمت في الحملات الصليبية طبقًا لموقع (WebElements).
الابحاث الحالية:
لا زال الحديد هو الموضوع الرئيسي للعديد من الدراسات الطبية، والتي أثبت بعضها أن زيادة مستوى الحديد في الدم قد تكون أحد أسباب أمراض القلب والأوعية الدموية.
تقول جوديث وايلي روزيت (Judith Wylie-Rosett) أستاذ دكتور بقسم الأوبئة والصحة العامة والقسم الطبي بكلية طب ألبيرت أينشتاين بجامعة يشيفا بنيويورك للموقع الالكتروني (LiveScience): «هناك بعض الأبحاث التي تقترح أن الأشخاص الذين يعانون من زيادة نسبة الفيريتين (Ferritin) -وهو البروتين المسؤول عن تخزين الحديد ويمكن استخدام نسبته دليلًا على نسبة زيادة أو نقصان الحديد- في دمائهم كمؤشر لزيادة نسبة الحديد في أجسامهم معرضون لخطر الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية، فقد تكون هذه الزيادة هي سبب تلك المخاطر أو مؤشرًا بيولوجيًا لشيء آخر يحدث غير واضح».
في دراسة على أكثر من 1900 رجل فنلندي تتراوح أعمارهم بين 42-60 عامًا نُشرت في عام 1992 في دورية (Circulation)، وجد الباحثون أن هناك علاقة بين المستويات المرتفعة للحديد في الدم وزيادة مخاطر الأزمات القلبية. في دراسة أحدث نُشرت على الشبكة الدولية في يناير 2014 في دورية التغذية، وجد الباحثون أن الحديد من النوع الأول (الهيمي) الموجود في اللحوم يرفع نسبة الإصابة بالأمراض القلبية الإكليلية بنسبة 57% ولكن لم يجدوا مثل هذا التأثير للنوع الثاني من الحديد (غير الهيمي).
ومن المثير للاهتمام أن الابحاث الحديثة ربطت بين زيادة نسبة الحديد وتراكمه في المخ ومرض الزهايمر.
في دراسة نُشرت في أغسطس 2013 في دورية مرض الزهايمر، وجد الباحثون أن كمية الحديد الموجودة في الحصين (Hippocampus) -وهي منطقة في المخ مسؤولة عن تكوين الذكريات- قد زادت بالفعل، وتم ربط تلك الزيادة بتدمير الأنسجة في تلك المنطقة من المخ في حالة المرضى بالزهايمر وليس في كبار السنّ الأصحاء.
يقول الدكتور جورج بارتزوكس (George Bartzokis) أستاذ الطب النفسي بمعهد سيميل لعلم الأعصاب والسلوك البشري بجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس في تصريح له: «تراكم الحديد في المخ يتأثر بالعديد من العوامل البيئية المتغيرة، مثل كمية اللحوم الحمراء التي يتناولها الشخص، وكمية الأغذية الغنية بالحديد التي نستهلكها.
أما في حالة السيدات، فقد يؤدي استئصال الرحم قبل سن اليأس إلى تراكم كميات أكثر من الحديد في المخ».
وجد أيضًا أن نقص الحديد مرتبط بأمراض الاكتئاب طبقًا لدراسة في عام 2017 نُشرت في دورية الطب النفسي. تم البحث بواسطة باحثين أستراليين كانوا يحاولون إيجاد علاقة بين الوراثة ومستوى الحديد وأمراض الاكتئاب خاصة بين المراهقين.
وجد الباحثون أنه بالرغم من وجود علاقة بين زيادة مستوى الحديد وأمراض الاكتئاب إلا أنه لا توجد علاقة وراثية بين الاثنين.
استخدم الباحثون بيانات متاحة من دراسات للتوائم تضمنت دراسة العديد من العوامل أثناء مقارنة توائم المراهقين لتوائم البالغين.
يُمكن ملاحظة العلاقة بين نقص مستوى الحديد وأمراض الاكتئاب بوضوح في تلك الفترات التي يحتاج فيها الجسم كميات كبيرة من الحديد أثناء فترات النمو السريع.
في مقال نُشر عام 2017 في الدورية الأوروبية للتغذية عن طريق فريق بحثي إيراني حيث أُعطيت كميات من المكملات الغنية بالحديد لبعض الأمهات الجدد غير المصابات بالأنيميا ولكنهن مصابات باكتئاب ما بعد الولادة.
ومجموعة أخرى 70 من الأمهات بدأن (التجربة مزدوجة التعمية) -طريقة للعلاج النفسي- بعد أسبوع واحد من الولادة وقيست أعراض اكتئاب ما بعد الولادة بعد ستة أسابيع.
كانت نتائج الأمهات اللاتي تناولن كميات من المكملات الغنية بالحديد مبهرة جدًا مقارنة بالأمهات الأخريات المشتركات في العلاج النفسي الوهمي.
- ترجمة: محمد خالد عبد الرحمن
- تدقيق: دانه أبو فرحة
- تحرير: أميمة الدريدي
- المصدر
