漫談鐵這種元素

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在最新的化學元素週期表中列了有118種元素,其中的94種是天然存在的,另外24種則是科學家在實驗室裏面,以人工的方法所得到的人造元素。在地球上,這118種元素以重量來比一比,哪一種佔比最高呢?答案是鐵。科學家估算,鐵大約佔有地球總重量的32.1%(第二名是氧的30.1%),這是因為地球的中心就是一塊半徑達到3470公里的巨大鐵核。這麼一大塊鐵所產生的磁性,讓地球擁有了地磁場,人類因此可以使用指南針來判別方位,至於某些鳥類更有偵測磁場並藉此來判斷方向的能力。

在中文裡面,有「鐵」這個字的成語或俗語很多,好比形容執法嚴明的鐵面無私,不帶感情的鐵石心腸,一毛不拔十分吝嗇的鐵公雞等等。這或許並不是偶然的,回顧人類發展的歷史,從青銅時代跨進鐵器時代,象徵了物質文明又向前邁進一大步,因為要駕馭鐵這種材質可不是一件簡單的事。

儘管鐵的含量豐富,但是在自然界高純度的鐵卻是很罕見的,原因是在有氧氣跟水氣的狀況下,純鐵很容易被氧化,所以地球上的鐵大多是以礦石的狀態存在。人類的文明發展是先石器時代,而後是青銅時代,最後才是鐵器時代,這是有道理的。鐵的熔點達到1500度左右,比銅高了約500度,所以煉鐵的難度高過於煉銅,因此要得到高純度的鐵,必須要等到人類工藝發展達到某種水準以上才有可能。中國大約是在西元前3000年進入青銅時代,但是要到西元前600年的春秋晚期,才開始大量使用鐵器。當然到了今天,鐵已經變得隨處可見,是便宜又用途廣泛的材料,有人認為,一個國家的鋼鐵用量反映了它的現代化程度,因此鐵也被稱為工業之母。

不容易生鏽的不鏽鋼,是鐵混入鉻、鉬、釩、錳、鎢等金屬所製成的合金,因為混合的比例不同,不鏽鋼又有200、300與400系列的分別。用在作為烹調餐具,比較常見的是304跟316這兩種等級,一般使用上,304已經足夠,至於價格更高的316,也有人稱為醫療級不鏽鋼,他的耐腐蝕性更強,能夠用在更嚴苛的條件下。

鐵也是人體必須的微量元素,一個成年人的身體裡大概有3到5公克的鐵,這大概是一根小型鐵釘的重量。在血液裡攜帶氧氣的血紅素就是鐵的化合物,氧氣與鐵結合,由血紅蛋白帶往身體各處。一氧化碳之所以會引發缺氧中毒,是因為相對於氧,鐵更喜歡跟一氧化碳結合,一旦與一氧化碳結合後,血紅素就喪失了攜帶氧氣的能力,造成人缺氧中毒甚至死亡。婦女懷孕期間如果鐵質攝取不夠造成貧血,會有早產、胎兒體重太輕的風險,甚至產後也可能合併其它的問題。這時候醫生會開立鐵劑給病人補充,不過人體裡的鐵太多,會有鐵中毒的問題,該不該補鐵?要怎麼補?還是應該聽從醫生的建議。

一般人遵循不偏食、營養均衡的原則,就可以從食物裡攝取充足的鐵質,衛福部「臺灣地區食品營養成分資料庫」的資料顯示,含鐵量前幾名的素食食材是:紫菜、髮菜、花生、黑芝麻、皇帝豆、梅乾菜、穀類。此外根據研究,維他命C可以幫助人體更容易吸收鐵質,所以還是那一句老生常談:「營養要均衡,多吃青菜水果保平安!」

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莫洱的科學大白話
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有人說科學很難,也有人說科學離我很遠;如果妳或你也有這樣的感覺,那麼歡迎來到《莫洱的科學大白話》。我是莫洱,請讓我用輕鬆但不隨便的方式,跟大家聊聊身邊的科學大小事,您會發現,科學不僅有趣而且離我們好近,更重要的是,我堅信:懂一點科學能讓生活更豐富、更有自信! 所以,莫洱說:「沒事多科學,多科學沒事。」
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