الحديد عنصر كيميائي رمزه Fe، وهو فلز فضي اللون. وتحتاج كافة النباتات والحيوانات والبشر إلى الحديد في أجسامها. والحديد مهم أيضاً لأنه المادة الأساسية لكثير من الصناعات.
وقلما يظهر هذا الفلز في حالة نقية. ويتم الحصول عليه من بعض أنواع الصخور أو الخامات. انظر: الحديد والفولاذ.
خواصه. يمكن التعرف على الحديد من خواصه الفيزيائية، أو من خواصه المميزة. ويمكن طرقه وتحويله إلى ألواح، أو سحبه لصنع أسلاك دقيقة. والحديد سهل المغنطة، ويتحد بسهولة مع اللافلزات، مثل الكبريت والأكسجين والكربون. ويتحد الحديد مع الأكسجين ليكون أكسيد الحديد، الذي يعرف بصدأ الحديد. انظر: الأكسدة. ويمكن عمل سبيكة منه مع كثير من الفلزات الأخرى. ويحول الحديد إلى صلب بإضافة كمية صغيرة من الكربون.
والعدد الذري للحديد 26، ووزنه الذري 55.85، وعند درجة حرارة 20°م، تكون كثافته 7.874جم/سم3. وقد وضع العلماء أيضاً جدولاً لتصنيف صلابة الفلزات، وفي سلم الصلابة يقع الحديد في المجموعة الخامسة. وهذا يعني أنه من الممكن قطع الفلز بسكين حادة ولكن بصعوبة شديدة. وينصهر الحديد عند درجة حرارة 1.535°م، ويغلي عند درجة حرارة 3.000°م، ويذوب في الماء ولكن العملية تحتاج إلى وقت طويل.
الحديد في الجسم. توجد توليفات عامة من الحديد والبروتين في أجزاء مختلفة من الجسم. ويظهر الحديد في أجهزة الجسم، حيث تتكون خلايا الدم وتتلاشى. ومن الضرورة وجود كميات صغيرة من الحديد، في كل خلايا الجسم، لكي تؤدي وظيفتها. والحديد لازم كذلك للعضلات وغيرها من الأنسجة.
التوسع المعرفي والمعلومات الإثرائية:
الخصائص الكيميائية والفيزيائية المتقدمة:
التآكل والأكسدة: يتفاعل الحديد مع الأكسجين والماء لتكوين هيدرات أكسيد الحديد الثلاثي $Fe_{2}O_{3} \cdot nH_{2}O$. بخلاف الألومنيوم، لا تشكل طبقة الصدأ في الحديد طبقة واقية، بل تستمر في التآكل حتى عمق المادة.
النظائر: للحديد أربعة نظائر مستقرة طبيعياً هي $^{54}Fe$ و $^{56}Fe$ و $^{57}Fe$ و $^{58}Fe$. النظير $^{56}Fe$ هو الأكثر وفرة ويمثل حوالي 91.7% من الحديد الطبيعي.
إنتاج الصلب: يتم تحويل الحديد الخام إلى صلب (Steel) عبر تقليل نسبة الكربون والشوائب الأخرى في أفران الأكسجين القاعدية أو أفران القوس الكهربائي. الصلب الكربوني يحتوي عادة على نسبة كربون تتراوح بين 0.02% و 2.1%.
الدور البيولوجي والحيوي:
الهيموجلوبين والميوجلوبين: الحديد هو المكون المركزي لمجموعة "الهيم" في بروتين الهيموجلوبين المسؤول عن نقل الأكسجين في الدم. تحتوي كل جزيئة هيموجلوبين على أربع ذرات حديد، ترتبط كل منها بجزيء أكسجين بصورة عكسية.
التمثيل الضوئي: في النباتات، يُعد الحديد ضرورياً لإنتاج الكلوروفيل، رغم أنه لا يدخل في تركيبه الكيميائي مباشرة. نقصه يؤدي إلى مرض "اليرقان الورقي" (Chlorosis).
المخزون الحيوي: يُخزن الحديد في جسم الإنسان داخل بروتين يسمى "الفيريتين" (Ferritin)، ويوجد معظمه في الكبد والطحال ونخاع العظام.
الحديد في الجيولوجيا وعلم الكون:
لب الأرض: يُشكل الحديد والنيكل المكونات الرئيسية للب الأرض الخارجي (السائل) والداخلي (الصلب). حركة الحديد السائل في اللب الخارجي هي المسؤولة عن توليد المجال المغناطيسي للأرض.
النشأة الكونية: يُعد الحديد أثقل عنصر يمكن إنتاجه عبر الاندماج النووي داخل النجوم المستقرة. العناصر الأثقل من الحديد تتطلب انفجارات "المستعرات العظمى" (Supernovae) لتتشكل.
النيزك الحديدي: تعتبر النيازك الحديدية دليلاً مباشراً على تركيب نوى الكواكب المحطمة، وتتكون غالباً من سبيكة الحديد والنيكل (كاماسيت وتاينيت).
التاريخ الصناعي:
العصر الحديدي: بدأ انتقال البشرية من البرونز إلى الحديد حوالي عام 1200 قبل الميلاد. كانت الصعوبة تكمن في ارتفاع درجة انصهار الحديد مقارنة بالنحاس والقصدير، مما تطلب تقنيات نفخ هواء متطورة للوصول للحرارة المطلوبة.
الحديد الزهر (Cast Iron): يحتوي على نسبة كربون عالية (2% - 4%) مما يجعله هشاً ولكن سهل الصب في قوالب، وقد استخدم بكثافة في بناء الجسور والمكائن خلال الثورة الصناعية الأولى.