Fe

生物学 化学物中毒 金属类 营养学 中医学 中药材 中药学 矿物质 微量元素 化验及医学检查

1 拼音

Fe

2 英文参考

n. 远东(灭火器)

3 概述

铁(iron)是人体必需微量元素之一[1]。铁是体内血红素和铁硫基团的成分与原料,参与体内氧的运送和组织呼吸过程,维持正常的造血功能[2]。缺乏时可影响血红蛋白的合成,发生缺铁性贫血。铁过量可导致腹泻等胃肠道不良反应

铁是一种化学元素,它的化学符号是Fe,它的原子序数是26,是最常用的金属。它是过渡金属的一种。

4 铁的特性

总体特性原子属性物理属性其他性质最稳定同位素在没有特别注明的情况下使用的是

国际标准基准单位单位和标准气温和气压

锰 -铁- 钴


铁在元素周期表中的位置元素周期表



名称, 符号, 序号铁、Fe、26
系列过渡金属
族, 周期, 元素分区8族, 4, d
密度、硬度7874 kg/m3、4.0
颜色和外表

带蓝的浅灰色

离子(II):黄绿色,铁离子(III):黄褐色

地壳含量4.7%


原子55.845 原子量单位
原子半径(计算值)140(156)pm
共价半径125 pm
范德华半径无数据
价电子排布[氩]3d64s2
电子在每能级的排布2,8,14,2
氧化价(氧化物2,3,4,6(两性的)
晶体结构体心立方晶格


物质状态固态,磁性
熔点1808 K(1535 ℃)
沸点3023 K(2750 ℃)
摩尔体积4.09 ×10-6m3/mol
化热349.6 kJ/mol
化热13.8 kJ/mol
蒸气7.05 帕(692.73K)
声速4910 m/s(293.15K)


电负性1.83(鲍林标度)
比热440 J/(kg•K)
电导率9.93×106/(米欧姆)
热导率80.2 W/(m•K)
第一电离能762.5 kJ/mol
第二电离能1561.9 kJ/mol
第三电离能2957 kJ/mol
第四电离能5290 kJ/mol


同位素丰度半衰期衰变模式衰变能量

MeV衰变产物







54Fe5.8 %稳定
55Fe人造2.73年电子捕获0.23155Mn
56Fe91.72 %稳定
57Fe2.2 %稳定
58Fe0.28 %稳定
59Fe人造44.503天β衰变1.56559Co
60Fe人造1.5×106β衰变3.97860Co


性状

铁是有光泽的银白色金属,硬而有延展性,熔点为1535℃,沸点为3000℃,有很强的铁磁性,并有良好的可塑性和导热性。不过铁最易受到氧化影响,暴露氧气中很易出现锈蚀的现象。

5 发现

铁是古代就已知的金属之一。铁矿石是地壳主要组成成分之一,铁在自然界分布极为广泛,但人类发现和利用铁却比黄金和铜要迟。首先是由于天然的单质状态的铁在地球上非常稀少,而且它容易氧化生锈,加上它的熔点(1812K)又比铜(1356K)高得多,就使得它比铜难于熔炼。人类最早发现的铁是从天空落下来的陨石,陨石中含铁的百分比很高,是铁和镍、钴等金属混合物,在融化铁矿石的方法尚未问世,人类不可能大量获得生铁的时候,铁一直被视为一种带有神秘性的最珍贵的金属

1973年在中国河北省出土了一件商代铁刃青铜钺,经科学鉴定,证明该铁刃是用陨铁锻成的,表明中国认识铁的历史已经超过3300年:已经熟悉了铁的锻造性能、识别了铁与青铜在性质上的差别,掌握了把铁铸在铜兵器的刃部以加强铜的坚韧性的特殊工艺。随着青铜熔炼技术的成熟,逐渐为铁的冶炼技术的发展创造了条件。以往的出土资料证明,中国最早人工冶炼的铁是在春秋战国之交的时期出现的。江苏六合春秋墓出土的铁条、铁丸和河南洛阳战国早期灰坑出土的铁锛,均能确定是迄今为止中国最早的生铁工具。2004年6月,文物专家们对新发现的西藏堆龙德庆县嘎冲村遗址进行调查勘探时,首次在这个距今约为3000年至3400年的遗址中发现了藏族先民早期冶炼的铁块,标志着这一时期的藏族先民便已从青铜器时代逐步迈入铁器时代。经实地勘探,考古专家不仅在遗址地层断面周围发现了金属冶炼时使用的陶制器具,残铁块、铁渣子、兽骨、木炭、灰烬、房屋遗址等遗物,同时还发现了各种原始陶片、打制石器,是西藏首次发现的金石器并用时代文化遗址。此前在西藏曲贡遗址出土的铜器,标志着藏族先民大约在距今4000年前后便跨入了青铜器时代,而嘎冲遗址发现的铁块,尽管可能是早期不太成熟的冶金技术产物,但却是由青铜时代进入铁器时代的重要物证。这一重要考古发现表明,中国进入铁器时代的时间可能不晚于以往公认的世界上最早进入铁器时代的赫梯王国(大约在公元前1400年左右)。

生铁冶炼技术的出现对封建社会的作用与蒸汽机对资本主义社会的作用可以媲美。

铁的发现和大规模使用,是人类发展史上的一个光辉里程碑,它把人类从石器时代、铜器时代带到了铁器时代,推动了人类文明的发展。至今铁仍然是现代化学工业的基础,人类进步所必不可少的金属材料。

6 名称由来

铁,化学符号Fe的来源是拉丁文名称Ferrum。

7 分布

铁是地球分布最广的金属之一。约占地壳质量的5.1%,居元素分布序列中的第四位,仅次于氧、硅和铝。

自然界,游离态的铁只能从陨石中找到,分布地壳中的 铁都以化合物的状态存在。铁的主要矿石有:赤铁矿Fe2O3,含铁量在50%~60%之间;磁铁矿Fe3O4,含铁量60%以上,有磁性,此外还有褐铁矿Fe2O3•nH2O、菱铁矿FeCO3和黄铁矿FeS2,它们的含铁量低一些,但比较容易冶炼。中国的铁矿资源非常丰富,著名的产地有湖北大冶、东北鞍山等。

8 制备

单质铁的制备一般采用冶炼法。以赤铁矿(Fe2O3)和磁铁矿(Fe3O4)为原料,与焦炭和助溶剂在熔矿炉内反应,焦炭燃烧产生二氧化碳(CO2),二氧化碳与过量的焦炭接触就生成一氧化碳(CO),一氧化碳和矿石内的氧化铁作用就生成金属铁。

以上反应都是可逆反应,所产生的一氧化碳浓度越大越好,要使反应进行完全必须在800度以上进行。

化学纯的铁是用氢气还原纯氧化铁来制取,也可由羧基合铁来制取,也可由羧基合铁热分解来得到纯铁。

9 用途

在我们的生活里,铁可以算是最有用、最廉价、最丰富、最重的金属。工农业生产中,铁是最重要的基本结构材料,铁合金用途广泛;国防和战争更是钢铁的较量,钢铁的年产量代表一个国家的现代化水平。

对于人体,铁是不可缺少的微量元素。在十多种人体必需的微量元素中,铁无论在重要性上还是在数量上,都居于首位。

一个正常的成年人全身含有3克多铁,相当于一颗小铁钉的质量。人体血液中的血红蛋白就是铁的配合物,它具有固定氧和输送氧的功能人体缺铁会引起贫血症。只要不偏食,不大出血,成年人一般不会缺铁。

所谓煤气中毒一氧化碳中毒),也是由于血红素中铁原子核心被一氧化碳气体分子紧紧地包围住,丧失了吸收分子能力,使人窒息中毒而死亡。

铁还是植物制造叶绿素不可缺少的催化剂。如果一盆花缺少铁,花就会失去颜色和芳香,叶子也发黄枯萎。一般土壤中也含有不少铁的化合物

10 世界10大铁矿产国

年产量(千公吨)

国名1977198219871992
中国62992.1107320.0161430.0194000.0
巴西84645.790243.1134105.0114600.0
澳大利亚93090.684949.8101748.0117170.0
俄罗斯230262.8236762.8250748.082500.0
乌克兰---75700.0
美国54872.034875.047648.055593.0
印度40983.339622.051018.054000.0
加拿大54548.234478.337702.034136.0
南非25652.623785.422008.028226.0
委内瑞拉13949.810849.417782.022000.0
十国小计660997.0662885.9824315.0809325.0
全球总计830708.7819234.0949440.0929754.0

11 世界10大铁消费国之消费量

单位:千公吨

国别1977198219871992
中国125812.0110772.0173528.0209593.0
前苏联198160.0201574.0205434.0171912.0
日本115240.0122172.0112451.0127413.0
美国111901.047505.058747.064810.0
德国47503.042935.044126.043177.0
巴西18001.012703.039368.036497.0
韩国4376.012334.016487.028730.0
法国36691.028776.022882.022492.0
英国19693.011041.018290.018578.0
比利时24200.018613.018382.019420.0
10大国总计701577.0608425.0709695.0742662.0
全球总计891288.0818067.0880515.0959609.0

12 中毒

铁是黑色金属,在潮湿空气中可被氧化生成氧化铁,常温下易被氯气腐蚀。铁在所有剂量与形式中都具潜在毒性。铁是人和动物体内必需的微量元素,在动物和人的血红蛋白中起携带氧的作用,并与细胞内生物氧化过程有密切的关系。是红细胞合成血红素必不可少的物质。常用口服铁制剂有硫酸亚铁枸橼酸铁铵葡萄糖酸亚铁等;右旋糖酐铁山梨醇铁复方卡古地铁等可供肌内或静脉注射。治疗剂量的铁制剂无明显毒性。随着以铁作为药物,甚至补品使用,事故性铁中毒不断增多,据1970年的报告,美国每年铁中毒约2000起,而Mills及Curry (1994)对铁中毒现状作全面调查的报告中指出,20世纪90年代的前三年,平均每年有22 000起因服用含铁药物过量的事故。多数为6岁以下儿童,主要是由于摄入儿童复方维生素制品。[3]

12.1 毒理作用

剂量铁剂制品内服时,对消化道黏膜有腐蚀性,而且可吸收中毒,引起肝、肾、心肌损害和脑病。铁剂还是一种血管弛缓剂,能舒张血管,引起休克。铁中毒致死的主要原因是循环衰竭。硫酸亚铁常制成糖衣片,以防氧化,往往被儿童误服,酿成中毒静脉注射右旋糖酐铁山梨醇铁也容易发生中毒,可能因此时血清中与铁结合的转铁蛋白很快达到饱和程度,大量未被结合的铁游离在血循环中,产生毒性反应

中毒机制有:①铁蛋白直接作用及促血清素组胺释放,引起广泛的动脉扩张,静脉淤血和周围血管阻力增加。②铁是一种血管舒缩剂,由于铁的直接作用毛细血管透性增加,使血浆外溢,血容量减少。③铁离子氧化,使H+增加,造成酸中毒。④铁致脂质过氧化,破坏线粒体膜,使线粒体丧失功能,尤以肝脏为甚。肝损害可造成肝衰竭,出现低血糖、低凝血酶原,游离铁使纤维蛋白原转变成纤维蛋白,发生凝血障碍。⑤铁剂对胃肠黏膜有直接腐蚀作用,引起上消化道出血坏死以及胃与上段小肠节段性坏死。长期服用铁剂可致慢性中毒。过多铁质沉着在组织器官皮肤,引起继发性血色病

12.2 临床表现

分为5期[4]

第1期

在食用铁剂30min后到6h,由于铁对胃肠黏膜的刺激作用发生局部坏死出血,导致出血性胃肠炎,临床表现恶心呕吐腹痛腹泻呕血血便代谢性酸中毒白细胞数升高、血糖升高、心动过速,并可发生严重低血压休克昏迷。此期约可持续4~6h。在严重中毒中枢神经系统症状嗜睡昏迷)和心血系统症状出现早,可直接进入第3期。

第2期

摄入后6~24h开始,并持续12~24h,患者病情相对稳定,体征包括低血容量、昏睡、血压降低、代谢性酸中毒、血铁水平可能不到高峰。此时铁聚集于线粒体和各器官中。

第3期

在吞服大量铁剂的4~40h以后,由于铁剂导致细胞损伤,出现全身症状,表现多器官功能障碍(胃肠道中枢神经系统心血系统、肝、肾)。发生低血糖代谢性酸中毒,同时亦可有呕血便血发热白细胞增多和昏迷等,患者出现迟发性休克代谢凝血障碍、暴发性肝功能衰竭,常直接致死。

第4期

服用铁剂2~4d后发生肝、肾损害,出现肝大黄疸、肝功能异常以至肝衰竭,血尿、蛋白尿、管型尿、无尿,甚至肾衰竭。

第5期

服用铁剂2~8周后常因瘢痕形成而残存幽门狭窄;肝脏坏死后弥漫性纤维化及肝细胞脂肪性退行性变。

12.3 实验室检查

[5]

1.血清铁:高峰浓度在服后2~4h,应在这个时间留取血样。正常情况下,血清铁< 3mg/L;3~5mg/L为轻度中毒;5~lOmg/L为中度中毒;>lOmg/L为重度中毒

2.白细胞计数血糖测定:急性铁中毒可在6h内出现白细胞总数升高,血糖也可以轻度增高。

3.血生化动脉血气分析、肝功能、肾功能检查等改变。

12.4 诊断

中毒的诊断要点为:

1.病史:有服用大量铁剂史。

2.中毒的临床表现特点:上述5期表现。

3.实验室检查

12.5 治疗

中毒的治疗要点为[6]

1.减少毒物吸收及促进排泄

口服中毒者立即给予蛋清、牛奶等,促使形成铁蛋白复合物,并作为润滑剂,可阻止吸收然后诱导呕吐,酌情重复。

尽快催吐,用1%~2%碳酸氢钠溶液洗胃,可促使硫酸亚铁转变为腐蚀性较弱的碳酸亚铁,如无以上液体,亦可暂用温水或等渗盐水洗胃。洗胃后用硫酸镁导泻,并可再内服碳酸氢钠溶液,以及蛋清、牛奶、面糊等以保护消化道黏膜。

2.应用解毒剂消除血清铁,降低血清铁浓度

(1)去铁胺去铁敏):该品在体内与Fe3+络合成无毒络合物,从尿中排出。100mg去铁胺约可络合9mg的铁。对血清铁>89.5μmol/L,或出现低血压意识改变、出血者,采用静脉滴注,速度为每小时15mg/kg以内一总剂量与肌注相同。无休克肌肉注射,首剂按照90mg/kg(儿童最大量1g,成人最大量2g);以后按90mg/kg,每隔4h~12h次。总量不超过6g/d。使用去铁胺治疗过程中,尿液通常变为浅橘红色或深橘红色,使用至尿液清亮为止。该药有时可引起腹泻、腹部不适、视觉模糊、下肢肌肉震颤及血压下降等不良反应。无尿及原有肾脏患者禁用。

(2)羟乙基乙烯二胺三乙酸:口服,1g,3/d,。

(3)五醋三胺(二乙撑三胺五醋酸):肌注,0.25~0.5g,2/d,3d为1疗程。

(4)依地酸钙钠:30~75mg/(kg·d)以等渗葡萄糖溶液生理盐水稀释为0.25%~0.4%溶液,分2次静脉滴注;连用3d。必要时停用2d后再重复用药。

(5)喷替酸钙钠促排灵):0.5~2.Og/d,溶于250ml生理盐水中缓慢静脉滴注。

(6)铁制剂中毒时,禁用二巯丙醇二巯丙醇),因其可与铁结合为毒性更强的二巯丙醇铁。

3.血液净化治疗

(1)血液透析:只能清除生成的铁胺。

(2)连续动静脉血液滤过:可以清除铁和去铁胺的复合物。在此过程中要不断输入去铁胺,且发现多数去铁胺在未和铁结合前就被清除。此技术还有待进一步研究。

4.对症治疗

休克,预防感染,护肝治疗,强心,解痉兴奋呼吸中枢;发绀者可静脉注射小剂量亚甲蓝(1~2mg/kg)或大剂量维生素C,吸氧。

13 医学化验

13.1 英文名

iron

13.2 别名

全血铁;Fe

13.3 正常值

男:788~1003μmol/L (44~56mg/dl) ;女:752~859μmol/L (42~48mg/dl)

13.4 化验结果意义

(1)增多: ①生理性变化:新生儿、高山地区居民、剧烈体力劳动或体育运动、超力型人等。 ②病理性变化: A.红细胞增多症(继发性或相对性):大量脱水所致血液浓缩(剧烈呕吐、频繁腹泻多汗、多尿、严重灼烧、长期禁食者)、机体长期缺氧(紫绀先天性心脏病肺源性心脏病、慢性高山病、严重肺气肿)、慢性一氧化碳中毒等。 B.真性红细胞增多症

(2)减少: ①生理性变化:妊娠中、后期的稀血症。 ②病理性变化: A.失血贫血内脏出血血友病血小板减少性紫癜等。 B.溶血性贫血先天溶血性贫血地中海贫血蚕豆病、先天性非球形红细胞贫血先天溶血性黄疸等),后天获得性贫血自身免疫性溶血性贫血新生儿溶血病阵发性睡眠性血红蛋白尿红细胞碎片综合征药物溶血性贫血奎宁奎尼丁非那西丁等,药物溶血性贫血:苯、铅、砷等,感染溶血性贫血)等。 C.造血不良性贫血缺铁性贫血恶性贫血营养不良贫血再生障碍性贫血等。

13.5 化验取材

血液

13.6 验方

血液无机物测定

13.7 化验类别

血液生化检查

血液无机物测定

再生障碍性贫血

13.8 相关疾病

一氧化碳中毒 地中海贫血 缺铁性贫血 肺气肿 多汗 脱水

14 参考资料

  1. ^ [1] 中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会.WS/T 476—2015 营养名词术语[Z].2015-12-29.
  2. ^ [2] 中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会.WS/T 578.3—2017 中国居民膳食营养素参考摄入量 第3部分:微量元素[Z].2017-9-14.
  3. ^ [3] 张彧主编.急性中毒[M].西安:第四军医大学出版社,2008:336.
  4. ^ [4] 张彧主编.急性中毒[M].西安:第四军医大学出版社,2008:336-337.
  5. ^ [5] 张彧主编.急性中毒[M].西安:第四军医大学出版社,2008:337.
  6. ^ [6] 张彧主编.急性中毒[M].西安:第四军医大学出版社,2008:337-338.

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