حدید

آهن، یکی از فراوان‌ترین عنصرهای زمین و منظومه‌ی شمسی است. سطح زمین هم بر روی خشکی و هم در کف دریا، پوشیده از پوسته‌ای نازک (نسبت به قطر زمین) است. درصد وزنی هر عنصر در این پوسته را عدد کلارک می‌خوانند. آهن، که عدد کلارک آن تقریباً پنج است، یکی از اجزای اصلی پوسته‌ی زمین است. فقط اکسیژن، سیلیسیوم، و آلومینیوم هر کدام دارای یک عدد کلارک بزرگ‌تر از عدد کلارک آهن هستند. عدد کلارک اکسیژن بسیار بزرگ است، اما این اکسیژن به حالت گاز نیست. اکسیژن با سیلیسیوم ترکیب می‌شود و دی اکسید سیلیسیوم تشکیل می‌دهد که جزء اصلی سنگ‌هاست. همین دی اکسید سیلیسیوم است که عدد کلارک اکسیژن را بالا برده است.
اگر کره‌ی زمین را با یک تخم مرغ مقایسه کنیم، زرده‌ی تخم مرغ را می‌توان هسته‌ی این سیاره در نظر گرفت که به طور عمده از آهن مذاب تشکیل شده است. سفیده‌ی تخم مرغ را می‌توان با جبه، و پوست تخم مرغ را می‌توان با پوسته‌ی زمین مقایسه کرد. کره‌ی زمین یک میدان مغناطیسی دو قطبی دارد و آهن موجود در هسته، میدان مغناطیسی زمین را تقویت می‌کند. در کل منظومه‌ی شمسی نیز مقدار زیادی آهن وجود دارد. برای مثال، بعضی از شهاب‌سنگ‌هایی که بر زمین می‌افتند، حاوی سیدریت یا آهن شهاب‌سنگی (کربنات طبیعی آهن) هستند.
فراوانی آهن به فرایند تشکیل عنصرها مربوط می‌شود. هیدروژن، که تاکنون فراوان‌ترین عنصر در جهان شناخته شده است، سبک‌ترین عنصر است. عدد اتمی هیدروژن یک است. (عدد اتمی، یا تعداد پروتون‌های اتم، وزن نسبی عنصر را نشان می‌دهد.) همه‌ی عنصرهای سنگین‌تر از هیدروژن بر اثر هم‌جوشی هسته‌ای در داخل ستاره‌ها، از جمله در خورشید خودمان، تشکیل شده‌اند. هم‌جوشی هسته‌ای واکنشی است که در آن از ترکیب عنصرهای سبک، عنصرهای سنگین ساخته می‌شوند. ردیف عنصرهای ساخته شده در نخستین نسل ستاره‌های ثابت، تا آهن (عدد اتمی بیست و شش) می‌رسد. اما عنصرهای که عدد اتمی بزرگ‌تری دارند بعدها به وجود آمدند. نخستین نسل ستارگان به اَبَرنواختران منفجر شونده تبدیل شدند و عنصرهای گوناگونی از هیدروژن تا آهن را در سراسر فضا پراکنده کردند. نسل دوم ستاره‌ها بر اثر مخلوط شدن تکه‌های منفجر شده با مقدار قابل توجهی هیدروژن موجود در فضا، به وجود آمدند و هم‌جوشی هسته‌ای ناشی از این فرایند به تولید عنصرهایی تا بیسموت (عدد اتمی هشتاد و سه) منجر شد. بر اثر انفجار این ستاره‌های نسل دوم، عنصرهای بعد از اورانیوم (با عددهای اتمی بزرگ‌تر از نود و دو) به وجود آمدند.
توضیح شکل: هسته‌ی بیرونی زمین عمدتاً از آهن مذاب تشکیل شده است.

 

با توجه به توضیح نحوه‌ی تشکیل عنصرها، می‌توان گفت که خورشید حداقل از نسل سوم ستارگان است. اگر خورشید ما از نسل اول ستارگان ثابت بود هیچ یک از عنصرهای سنگین، مثل اورانیوم که بر اثر انفجار نسل‌های اول و دوم در فضا پراکنده شد، در خورشید یا در منظومه‌ی شمسی ما وجود نداشتند. آهن در منظومه‌ی شمسی فراوان است چون آخرین عنصری بوده است که در نسل اول ستارگان پدید آمده است. عمر تخمینی جهان (پانزده میلیارد سال) و خورشید (پنج میلیارد سال) نیز گواه این است که خورشید ما حداقل از نسل سوم ستارگان است.
آثار به جا مانده از تمدن‌های خاور میانه نشان می‌دهد نشان می‌دهد که مردم این سرزمین در حدود سال هزار قبل از میلاد آهن را می‌شناخته‌اند. هم‌چنین در نوشته‌های هومر، شاعر یونانی هشت‌صد سال قبل از میلاد، از آهن نام برده شده است. آهنی که آن‌ها از آن نام برده‌اند احتمالاً سنگ آهن آسمانی (شهاب‌سنگ)، یا سیدریت، است. تکنیک‌های تولید آهن در مقدار زیاد، در دهه‌ی 1730 میلادی ابداع شد، یعنی زمانی که برای نخستین بار از کک (حاصل از حرارت دادن زغال سنگ در نبود هوا) به عنوان عامل احیا کننده‌ی سنگ آهن استفاده شد. تکنولوژی ریخته‌گری، با ابداع فرایند بسمر برای تولید فولاد در اواسط قرن نوزدهم میلادی، قدم بزرگی به جلو برداشت. با ابداع تکنیک‌های جدیدترِ تولید فولاد، این صنعت با گام‌های بلندی به پیش می‌رود.