Rauta

Wikipediasta
Siirry navigaatioon Siirry hakuun
Mangaani ← Rauta → Koboltti
—
↑
Fe
↓
Ru  
 
 


Yleistä
Nimi Rauta
Tunnus Fe
Järjestysluku 26
Luokka siirtymämetalli
Lohko d-lohko
Ryhmä 8
Jakso 4
Tiheys7,87 · 103 kg/m3
Kovuus5,5[1] (Mohsin asteikko)
Värikiiltävä metallinen, harmaa vivahde
Löytövuosi esihistoria
Atomiominaisuudet
Atomipaino (Ar)55,845[2]
Atomisäde, mitattu (laskennallinen)156 pm
Kovalenttisäde125 pm
Orbitaalirakenne[Ar] 3d6 4s2
Elektroneja elektronikuorilla 2, 8, 14, 2
HapetusluvutII, III, IV, VI
Kiderakennetilakeskinen kuutiollinen (body centered cubic)
Fysikaaliset ominaisuudet
Olomuoto kiinteä
Sulamispiste1 811 K (1 538 °C)
Kiehumispiste3 134 K (2 861 °C)
Moolitilavuus- · 10−3 m3/mol
Höyrystymislämpö340 kJ/mol
Sulamislämpö13,81 kJ/mol
Äänen nopeus5 120 m/s 293 K:ssa
Muuta
Elektronegatiivisuus1,83 (Paulingin asteikko)
Ominaislämpökapasiteetti 0,449 kJ/(kg K)
Lämmönjohtavuus(300 K) 80,4 W/(m·K)
CAS-numero7439-89-6
Tiedot normaalilämpötilassa ja -paineessa

Rauta on siirtymämetallien ryhmään kuuluva alkuaine, jonka kemiallinen merkki on Fe (lat. ferrum).

Rauta on painavin tähdissä nukleosynteesin kautta syntyvä alkuaine. Jaksollisessa järjestelmässä rauta on 26. alkuaine. Se on hopeanvärinen, kiiltävä ja ferromagneettinen metalli. Rauta on nisäkkäille välttämätön hivenaine, jonka puute on erään arvion mukaan maailman suurin ravitsemusongelma.[3]

Puhdas rauta on jokseenkin pehmeää, mutta monet sitä pääaineksenaan sisältävät metalliseokset ovat erittäin kovia. Niistä valmistetaan muun muassa ruoanvalmistusvälineitä, työkaluja, rakennustarvikkeita, koneita ja ajoneuvoja. Tärkeimpiä rautaseoksia ovat teräkset ja valuraudat.

Rauta reagoi helposti hapen kanssa varsinkin joutuessaan samalla tekemisiin veden kanssa. Tätä hapettumisreaktiota sanotaan ruostumiseksi. Siinä syntyvä aine, ruoste, on etupäässä rautaoksidien ja rautahydroksidien seosta. Se on huokoista, joten rautaesineet voivat ruostua vähitellen kokonaan, toisin kuin useat muut metallit, jotka hapettuvat vain pinnalta. Epäjalona metallina rauta reagoi myös happojen kanssa vapauttaen samalla niistä vetyä.

Sanan alkuperä

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Suomen kielen sana rauta tulee muinaisruotsin sanasta raud, nykyruotsiksi röd, joka tarkoittaa alun perin järvimalmin punaista väriä.

Rautaa

Esiintyminen

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Rauta on neljänneksi yleisin alkuaine ja toiseksi yleisin metalli maankuoressa, jossa sitä on noin 5 prosenttia. Sitä esiintyy luonnossa jonkin verran vapaanakin, meteoriittirautana. Maankuoressa sitä on kuitenkin paljon enemmän erilaisina yhdisteinä. Tärkeitä mineraaleina esiintyviä rautayhdisteitä ovat rautaoksidit kuten magnetiitti (Fe3O4) ja hematiitti (Fe2O3) sekä rautasulfidi, rikkikiisu eli pyriitti (FeS2). Myös rautasälpää eli sideriittiä, joka on rautakarbonaattia (FeCO3), louhitaan rautamalmina. Luonnossa rautaa on runsaasti myös silikaattimineraaleina, jotka yleensä ovat väriltään tummia, mutta niillä ei ole merkitystä malmina.[4]

Nykyisten geologisten teorioiden mukaan maapallon sisin osa sisältää etupäässä rautaa ja nikkeliä. Jos teoria pitää paikkansa, maapallolla on rautaa enemmän kuin mitään muuta alkuainetta, noin 35 prosenttia Maan massasta.

Rautaoksidia on runsaasti myös Marsin pintakerroksissa, jotka saavat niistä punertavan värinsä.[5]

Historia

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Rauta tunnettiin jo esihistoriallisena aikana. Vanhimmat todisteet sen käytöstä ovat Sumerista ja Egyptistä noin 4000 ennen ajanlaskun alkua. Silloin raudasta tehtiin pääasiassa keihään kärkiä tai muita suhteellisen pieniä esineitä, koska rautaa kerättiin meteoriittien jäännöksistä, jotka ovat varsin harvinaisia. Yleiseksi sen käyttö tuli kuitenkin sen jälkeen, kun sitä ensin Lähi-idässä noin 1400 eaa. ja myöhemmin muuallakin opittiin valmistamaan pelkistämällä oksidimalmeista. Tällöin pronssikausi päättyi ja alkoi rautakausi.

Ennen masuunin keksimistä rautaa valmistettiin suorapelkistämällä malmia puuhiilen avulla. Suorapelkistyksessä uunin lämpötila ei kohonnut raudan sulamispisteeseen saakka, vaan pelkistyminen tapahtui kiinteässä tilassa.[6] Tällöin vain pieni osa hiilestä sitoutui rautaan, ja tuloksena oli pehmeää kanki- eli takorautaa.[7] Jo vanhalla ajalla takoraudasta osattiin valmistaa myös terästä hehkuttamalla sitä hiilikerrosten välissä ilmalta suojassa.[8] Teräksen etuna takorautaan verrattuna oli, että se voitiin karkaista.[8] Teräs oli kuitenkin paljon kalliimpaa kuin takorauta, minkä vuoksi sen käyttö oli varsin rajallista.lähde?

Nykyisin lähes yksinomaisesti käytetyt teräksen ja valuraudan valmistusmenetelmät on keksitty vasta 1800-luvulla tai myöhemmin.[7]

Fysikaaliset ominaisuudet

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Allotrooppiset muodot

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Puhtaan raudan faasidiagrammi alhaisissa paineissa. Vaaka-akselilla paine, pystyakselilla lämpötila. Tummansinisellä alueella (”liquid”) rauta on sulana, vaaleansinisellä (”vapor”) höyrynä.
Raudan allotrooppisten muotojen kidehilan rakenne. Vasemmalla α- (ferriitti) ja δ-raudan tilakeskeinen kuutiollinen (bcc), oikealla γ-raudan (austeniitin) pintakeskeinen kuutiollinen kiderakenne.

Rauta voi pääasiassa lämpötilasta riippuen esiintyä useissa allo­trooppisissa muodoissa. Varmuudella tunnetaan neljä allotrooppista muotoa, joita merkitään kreikkalaisilla aakkosilla α, γ, δ ja ε, jota paitsi teoreettisesti on päätelty, että hyvin korkeassa paineessa saattaa esiintyä viideskin muoto, β-rauta.[9] Kun puhdas sula rauta jäähtyy, se kiteytyy 1 538 °C:ssa δ-raudaksi, jolla on tilakeskeinen kuutiollinen (bcc) kiderakenne. Kun se edelleen jäähtyy 1 394 °C:seen, se muuttuu allotrooppiseksi muodoksi γ, jossa sillä on pintakeskeinen kuutiollinen (fcc) kiderakenne ja joka tunnetaan myös nimellä austeniitti. Jäähtyessään edelleen 912 °C:n alapuolelle kiderakenne muuttuu jälleen tilakeskeiseksi kuutiolliseksi, ja tällöin on kyseessä allotrooppinen muoto α, joka tunnetaan myös nimellä ferriitti. Kun sen lämpötila edelleen alenee raudan Curie-pisteeseen, 770 °C, siitä tulee ferro­magneettista. Kun rauta sivuuttaa Curie-pisteen, sen kiderakenne ei muutu, mutta vain tämän lämpötilan alapuolella siinä esiintyy Weissin alkeisalueita, joissa atomien magneettiset momentit ovat saman suuntaiset. Nämä Weissin alkeisalueet ovat läpimitaltaan vain noin 10 mikrometriä, mutta niistäkin jokaisessa on miljardeja atomeja.[10]

Noin 10 GPa:n paineessa ja useiden satojen celsius­asteiden lämpötilassa α-rauta muuttuu ε-raudaksi, jolla on heksa­gonaalinen tiivis­pakkauksellinen (hcp) kiderakenne. Samoin käy myös γ-raudalle, mutta se edellyttää vielä korkeampaa painetta. Mikäli hypoteettinen β-rauta on olemassa, se edellyttää ainakin 50 GPa:n painetta ja 1 500 kelvinin lämpötilaa. On oletettu, että sen kiderakenne on joko ortorombinen tai kaksin­kertainen heksagonaalinen tiivispakkaus.[9]

Käytännössä rautaa ei juuri käytetä puhtaana vaan seostettuna hiilen, usein myös muiden metallien kanssa. Teräslaatuja on hyvin monia, ja seos­aineet vaikuttavat siihen, missä allo­trooppisessa muodossa rauta niissä esiintyy. Mikäli lämpötila on muuttunut tarpeeksi nopeasti, puhdaskin rauta saattaa esiintyä muussa allotrooppisessa muodossa kuin mikä vallitsevassa lämpötilassa on pysyvin.

Tavallisissa lämpötiloissa α-rauta eli ferriitti on pysyvin. Se on jokseenkin pehmeä metalli, johon voi liueta vain pieni määrä hiiltä, 912 °C:n lämpötilassa enintään 0,021 massaprosenttia.[11]

Kuumennettuna 912 °C:n ja 1 400 °C:n välille α-raudassa alkaa tapahtua faasimuutos, jossa sen kiderakenne muuttuu ja siitä tulee γ-rautaa eli austeniittia. Sekin on pehmeä metalli mutta siihen voi liueta enemmän hiiltä, 1 146 °C:ssa jopa 2,04 %. Jotkin rautaseokset kuten nikkeli- ja kromipitoinen ruostumaton teräs esiintyvät huoneenlämmössäkin austeniittisessa muodossa. Yleensä austeniitti kuitenkin muuttuu hitaasti jäähdytettäessä takaisin α-raudaksi eli ferriitiksi. Jos se kuitenkin jäähdytetään hyvin nopeasti ja se sisältää enemmän hiiltä kuin ferriittiin voi liueta, syntyy metastabiili muoto, martensiitti, jolla on tetragoninen kiderakenne. Tähän perustuu teräksen karkaisu.[12]

Vain korkeissa paineissa esiintyvillä allotrooppimuodoilla kuten ε- ja β-raudalla ei ole käytännön merkitystä metallurgiassa, mutta niitä oletetaan esiintyvän planeettojen sisuksissa. Maan ytimen oletetaan koostuvan pääasiassa raudan ja nikkelin seoksesta, jolla on ε- tai mahdollisesti β-raudan rakenne.

Raudan sulamispisteen riippuvuus lämpötilasta on kokeellisesti varsin tarkoin selvitetty noin 50 gigapascaliin saakka. Suurempien paineiden osalta kokeet, joilla on yritetty selvittää γ- ja ε-muotojen sekä sulan raudan kolmoispiste, eivät ole johtaneet yhtäpitäviin tuloksiin, vaan eri tutkijoiden saamat arvot eroavat toisistaan kymmenien gigapascalien ja yli 1 000 kelvinin verran. Yleisesti ottaen molekyyli­dynaamiset raudan sulamisen ja shokkiaaltojen tietokone­mallinnukset viittaavat korkeampiin sulamispisteisiin ja sulamispisteen huomattavasti suurempaan riippuvuuteen paineesta kuin timanttialasinkammioissa tehdyt kokeet.[13]

Isotoopit

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Luonnon rauta on neljän pysyvän isotoopin seos: 54Fe, 56Fe, 57Fe ja 58Fe. Näistä yleisin on 56Fe (91,66 %) ja sitä seuraavat 54Fe (5,82 %), 57Fe (2,19 %) ja 58Fe (0,33 %).[14] Isotooppi 54Fe voi teoreettisten ennusteiden mukaan hajota kaksois-elektronisieppauksella kromin isotoopiksi 54Cr, mutta tätä ei ole koskaan havaittu, ja tällaisen hajoamisen puoliintumisajaksi on arvioitu vähintään 3,1·1022 vuotta, joten isotooppia pidetään pysyvänä.[15]

Raudan isotooppien tutkimuksessa voidaan käyttää hyväksi Mössbauerin ilmiötä (rekyylitön gammakvantin absorptio ja uudelleen emittoituminen atomiytimestä). Isotoopin 57Fe rauta-atomit voidaan saada siirtymään korkeammalle energiatasolle gammasäteilyn taajuudella, joka on hyvin tarkka ja joka lisäksi määräytyy tutkittavan aineen hapettumisasteen, elektronikonfiguraation ja kemiallisen ympäristön perusteella. Tätä raudan huomattavaa Mössbauerin ilmiötä on käytetty tutkittaessa hemoglobiinin johdannaisia sekä erittäin tarkoissa atomikelloissa.[14]

Raudalle tunnetaan lähes 30 keinotekoista radioisotooppia, joiden massaluvut ovat välillä 45–74. Niistä pitkäikäisin on vuonna 1957 löydetty 60Fe, jonka puoliintumisaika on noin 2,62 miljoonaa vuotta.[15] Se hajoaa β--hajoamisella 60Co:ksi ja edelleen pysyväksi 60Ni-nuklidiksi. 60Fe ei enää nykyään löydy maapallolta, mutta tietoa sen puoliintumisajasta on käytetty hyväksi arvioitaessa aurinkokunnan ikää.[16]

Raudan valmistus

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Vaikka rautaa on lähes kaikissa kivilajeissa, sen valmistamiseksi kannattaa yleensä louhia vain sellaisia malmeja, joissa sitä on vähintään 30 prosenttia. Magnetiitti on perinteinen rautaa sisältävä mineraali, jota on louhittu esimerkiksi Ruotsin Kiirunassa ja Pohjois-Amerikassa. Nykyisin suuri osa raudasta saadaan hematiitti­esiintymistä, joissa louheen rautapitoisuus on noin 60 %. Raakarautaa valmistetaan rautaoksidi­malmista hiilellä pelkistämällä masuuneissa.[17] Tällöin osa hiilestä liukenee sulaan rautaan, ja tuloksena saadaan raaka- eli harkkorautaa, jossa on noin 4 % hiiltä.[12] Terästä, jonka hiilipitoisuus on alhaisempi, valmistetaan puhaltamalla sulaan raakarautaan ilmaa, jolloin siinä oleva happi polttaa osan hiilestä.[7] Nykyaikanakin on kehitetty myös uusia suorapelkistysmenetelmiä, mutta niiden käytännöllinen merkitys on vähäisempi.[6]

Raudan käyttö

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Rauta on ihmiskunnan tärkein metalli. Sitä käytetään monta kertaa enemmän kuin kaikkia muita metalleja yhteensä – on jopa arvioitu, että 95 % ihmiskunnan käyttämästä metallista on rautaa.[17] Rauta on pääainesosa erityyppisissä teräksissä lukemattomiin eri käyttötarkoituksiin käytettynä. Valurautojen tärkein ainesosa on raudan ohella hiili, joka esiintyy puhtaana joko suomugrafiittina tai pallografiittina rautamatriisissa, joka muodostuu hiiliteräksissäkin esiintyvistä faaseista: ferriitti, perliitti, martensiitti, jäännösausteniitti ja seostuksen avulla aikaansaadut erilaiset metallikarbidit. Hiilipitoisuuden mukaan rautaseokset jaotellaan seuraavasti[18]:

Rautaa käytetään sen ferromagneettisuuden vuoksi myös erilaisiin magneetteihin muun muassa elektroniikassa ja sähkömoottoreissa. Eräisiin sähköteknisiin tarkoituksiin käytetään myös elektrolyysin avulla valmistettua puhdasta rautaa, elektrolyyttirautaa, jossa ei ole lainkaan hiiltä.[19]

Rautaa käytetään myös katalyyttinä ammoniakin valmistukseen.

Yhdisteet

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kemiallisissa yhdisteissä raudan hapetusluku on useimmiten +2 tai +3. Myös joitain +4 ja +6 hapetuslukujen yhdisteitä tunnetaan, vaikkakin ne ovat harvinaisia.[14] Esimerkiksi kaliumferraatissa rauta on +6 arvoisena. Rauta muodostaa kahden- ja kolmenarvoisia positiivisia ioneja Fe3+ ja Fe2+. Fe2+-ioni tunnetaan myös nimellä ferro-ioni, ja sen sisältäviä yhdisteitä sanotaan ferroyhdisteiksi, esimerkiksi ferrosulfaatti eli rauta(II)sulfaatti (FeSO4).[20] Vastaavasti ioni Fe3+ tunnetaan nimellä ferri-ioni, ja se esiintyy esimerkiksi ferrikloridissa eli rauta(III)kloridissa (FeCl3). Nykyisen IUPAC:n standardin mukaan ioneista tulisi kuitenkin käyttää nimityksiä rauta(III) ja rauta(II).

Raudalla on kolme oksidia: rauta(II)oksidi eli ferro-oksidi (FeO), rauta(III)oksidi eli ferrioksidi (Fe2O3), sekä rauta(II,III)oksidi (Fe3O4), jossa rauta esiintyy molemmilla +2 ja +3 hapetusluvuilla. Ferro-oksidi on vihertävää tai mustaa jauhetta jota esiintyy mineraali wüstiitissa, ja ferrioksidi on punertavan ruskeaa tai mustaa ainetta, jota löytyy luonnosta hematiitista. Molempia on käytetty väriaineina, rauta(II)oksidia lähinnä lasin värjäämiseen. Rauta(II,III)oksidia on mineraali magnetiitissa ja sitä käytetään elektroniikan ferriittikomponenteissa sekä väri- ja kiillotusaineena.[14]

Ferrosulfaatin (FeSO4) lisäksi raudalle tunnetaan toinen sulfaatti, rauta(III)sulfaatti eli ferrisulfaatti (Fe2(SO4)3). Sitä käytetään pelkistävänä aineena ja toisten rautayhdisteiden valmistamiseen. Sillä on myös käyttöä musteiden, lannoitteiden ja hyönteismyrkkyjen valmistuksessa.[14]

Rauta muodostaa halideja. Kloorin kanssa se muodostaa kaksi kloridia, rauta(II)kloridi eli ferrokloridin (FeCl2 ja rauta(III)kloridin eli ferrikloridin (FeCl3). Molemmat ovat teollisesti tärkeitä kemikaaleja.[14] Muita raudan yhdisteitä halogeenien kanssa ovat muun muassa rauta(II)bromidi ja rauta(II)fluoridi.lähde?

Myös pitkään tunnettu väriaine preussinsininen on raudan yhdiste. Sitä saadaan kun Fe3+-ioneja sisältävään liuokseen lisätään heksasyanoferraattikompleksi [Fe(CN6)]4−.[14]

Rautaa on myös joissakin orgaanisissa yhdisteissä kuten hemoglobiinissa.[14] Rauta muodostaa myös kompleksiyhdisteitä, joissa se on keskusatomina. Ligandina voi olla joko epäorgaaninen tai orgaaninen ryhmä kuten hemoglobiinissa.lähde?

Rauta hivenaineena

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Raudan elektronirakenne

Italialainen lääkäri Vincenzo Menghini havaitsi veren sisältävän rautaa vuonna 1745 polttaessaan verta.lähde? Rauta on veren punasoluissa esiintyvässä hemoglobiinissa hapen sitoja. Punasolut kuljettavat happea kudoksiin. Rauta on tämän vuoksi ihmiselle välttämätön hivenaine. Aikuisen ihmisen kehossa on rautaa yhteensä 4–5 g.

Saantisuositukset

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Valtion ravitsemusneuvottelukunnan suositusten mukaan hedelmällisyysikäisten naisten tulisi saada rautaa ravinnosta noin 15 mg/vrk ja muiden aikuisten noin 9 mg. Osa hedelmällisessä iässä olevista naisista tarvitsee kuitenkin rautatäydennystä ravintoainevalmisteista, koska naisen yksilöllinen raudantarve riippuu muun muassa kuukautisten aiheuttamasta raudan menetyksestä. Lasten ja nuorten saantisuositus vaihtelee iän mukaan. Suurimmaksi hyväksyttäväksi päiväsaanniksi on määritelty aikuiselle 25 mg/vrk ja siitä saisi tulla enintään 10 mg/vrk ravintoainevalmisteesta.[21]

Yhdysvaltojen kansanterveysinstituutti suosittelee hedelmällisyysikäisten naisten raudansaanniksi enemmän kuin Suomen valtion ravitsemusneuvottelukunta. Sen suosituksena on 18 mg/vrk lihaa tai kalaa syöville ja muille 32,4 mg/vrk. Raudan päiväsaannin ylärajaksi suositellaan 45 milligrammaa.[22]

Saanti ja imeytyminen

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Raudan saanti on keskimääräistä tarvetta pienempää noin puolella suomalaisista naisista. Finravinto 2007 -tutkimuksen mukaan suomalaiset saavat rautaa keskimäärin: naiset 10,3 mg/vrk (1,6 mg/MJ/vrk) ja miehet 13,6 mg/vrk (1,5 mg/MJ/vrk).[23]

Ravinnon rauta esiintyy yleensä nonhemirautana (Fe3+). Poikkeuksen muodostavat ainoastaan liha, kala, äyriäiset ja veri, joiden sisältämästä raudasta 40–45 prosenttia on hemirautaa (Fe2+).[24][25] Hemirauta imeytyy noin 2,5–25 kertaa paremmin kuin nonhemirauta. Imeytymistehon erot riippuvat ennen kaikkea siitä, kuinka paljon nonhemirautaa sisältävässä ruoka-aineessa on raudan imeytymistä heikentäviä aineita kuten fytaattia, polyfenoleita ja kalsiumia.[26]

Porsaanmaksa sisältää äärimmäisen paljon hemi- ja nonhemirautaa. Myös porsaankieli, naudanmaksa sekä naudan-, poron- ja lampaanliha ovat hyviä raudanlähteitä.[27][28] Yhdysvalloissa on havaittu, että raudanpuuteanemia on lisääntynyt samalla kun naudanlihaa on korvattu broilerilla, sillä siipikarjassa on huomattavasti vähemmän rautaa.[29]

Kasvikunnan tuotteista esimerkiksi pavuissa, kaurahiutaleissa ja ruisleivässä on paljon rautaa, mutta se on heikommin imeytyvässä nonhemiraudan muodossa. Esimerkiksi papujen sisältämästä raudasta vain 2 promillea imeytyy ihmisen ruoansulatuksessa.[30] Aiemmin hyvänä raudanlähteenä pidetyn pinaatin rauta ei imeydy hyvin kasvin sisältämän oksaalihapon takia.[31][32][33]

Lihan tai kalan nauttiminen lisää kuitenkin aterialla nautitun nonhemiraudan imeytymistä.[34] C-vitamiini voi parantaa raudan imeytymisen jopa nelinkertaiseksi,[35] mutta sillä on väestötasolla lihan ja kalan nauttimista vähemmän merkitystä.[22]

Kalsium heikentää sekä hemi- että nonhemiraudan imeytymistä,[36] minkä vuoksi esimerkiksi runsas maitovalmisteiden käyttö lisää raudanpuutteen riskiä[35]. Myös kahvin ja teen sisältämät polyfenolit heikentävät sitä. Esimerkiksi 1,5 desilitraa kahvia estää 60-prosenttisesti aterialla nautitun raudan imeytymisen ja tee jopa 70–90 prosenttisesti.[37] Kaakao sekä täysjyväviljatuotteiden, soijaproteiinin ja siementen runsaasti sisältämät fytaatit vaikuttavat samoin.[38][39][40][41]

Jos tarkastellaan sekä hemi- ja nonhemiraudan yhteenlaskettua kokonaissaantia, havaitaan, että suomalaiset saavat rautaa eniten viljasta ja perunasta (miehet 37 %, naiset 33 %). Seuraavaksi tärkein lähde oli liha (22/15 %). Muista eläinkunnan tuotteista saatiin yhteensä 10 %. Marjoista ja hedelmistä tuli 7/11 %, vihanneksista 7/8 %, palkokasveista, pähkinöistä ja siemenistä 6/8 %.[42]

Ravintolisät sisältävät nonhemirautaa.[22]

Puutos

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Raudanpuute on maailman suurin ravitsemukseen liittyvä ongelma,[3] joka saattaa johtaa anemiaan. Vaikka raudanpuute ei olisi vielä johtanut anemiaan, veren alhainen ferritiinipitoisuus aiheuttaa silti usein kognitiivisten toimintojen heikkenemistä, väsymyksen tunnetta ja henkisen hyvinvoinnin laskua.[43] Raudanpuute lisää myös elimistölle haitallisen lyijyn ja kadmiumin imeytymistä ruoasta[44]. Raudanpuute häiritsee lisäksi sikiön hermosolujen kehitystä ja myelinisaatiota sekä aivojen välittäjäaineiden muodostumista ja voi aiheuttaa neurologisen kehityksen häiriöitä ja ongelmia esimerkiksi muistissa, oppimisessa ja matemaattisissa tai kielellisissä taidoissa.[45] Tutkimuskirjallisuudessa on myös esitetty, että raudanpuutosanemialla saattaisi olla yhteys ADHD-ylivilkkausoireistoon.[46]

Kolmekymmentä prosenttia maailman hedelmällisessä iässä olevista naisista sekä 40 prosenttia alle viisivuotiaista lapsista kärsii raudanpuuteesta johtuvasta anemiasta.[47] Länsimaissa 1990-luvulla tehdyissä tutkimuksissa havaittiin lisäksi, että noin 40 prosenttia teini-ikäisistä tytöistä kärsii raudanpuutteesta. Raudanpuutteen yleisyys koko väestössä vaihteli 2000-luvun alkupuolella eri Euroopan maissa välillä 12–40 prosenttia. Yhdysvalloissa sen yleisyys oli 1990-luvun puolivälissä naisilla vain 9–11 % prosenttia ja miehillä 1–4 prosenttia.[48] Raudanpuuteanemia lisääntyi Yhdysvalloissa kuitenkin vuosina 1999–2018, jolloin naisten raudansaanti väheni lähes kymmenen prosenttia ja miesten lähes seitsemän. Vähenemisen syyksi arvellaan muun muassa sitä, että paljon rautaa sisältävää naudanlihaa on korvattu broilerilla. Raudansaannin väheneminen on johtanut siihen, että raudanpuuteanemian esiintyvyys on lisääntynyt ikäryhmästä ja sukupuolesta riippuen 10–100 prosenttia ja siitä johtuva kuolleisuus kaksinkertaistunut.[49]

Raudanpuute johtuu vuonna 2007 julkaistun kiinalaistutkimuksen mukaan usein ravinnon suuresta fytaattipitoisuudesta.[50]

Raudanpuute diagnosoidaan ensisijaisesti ferritiinin eli raudan imeytymis- ja varastoitumismuodon pitoisuutta mittaavalla laboratoriotestillä.[51]

Liikasaanti

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Pitkäaikaisessa raudan yliannostuksessa voi syntyä hemosideroosi, jossa rautayhdisteitä kertyy moniin kudoksiin runsaasti ilman kudosvaurioita. Kudosvaurioiden ilmaantumisen jälkeen tilasta käytetään nimitystä hemokromatoosi.lähde?

Liikaimeytyminen

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Esimerkiksi ikääntyminen, estrogeenivaje, perinnöllinen hemokromatoosi ja hemofilia voivat aiheuttaa raudan liian tehokasta imeytymistä.[52] Elimistöön saattaa imeytyä suuria määriä rautaa imeytymistä säätelevä mekanismin pettäessä. Akuutin rautamyrkytyksen oireita ovat muun muassa oksentelu ja verinen ripuli.[53] Myrkytyksen hoitoon käytetään vatsahuuhtelua ja sen yhteydessä natriumvetykarbonaattia suun kautta ruoansulatuskanavassa olevan raudan sitomiseksi. Jo imeytyneen raudan eliminaation nopeuttamiseksi annetaan lisäksi deferoksamiinia parenteraalisesti.[54] Muita rautaa kelatoivia lääkeaineita ovat deferiproni ja deferasiroksi.lähde?

On olemassa näyttöä siitä, että elimistön liian suuri rautapitoisuus saattaa aiheuttaa esimerkiksi nivelrikkoa.[52]

Terveysvaikutukset

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Raudanpuuteanemia lisää kuolleisuutta.[49] Pitkään jatkunut raudanpuute voi häiritä lisäksi lasten aivojen kehitystä, mikä voi aiheuttaa aikuisuuteen asti ulottuvia muistivaikeuksia sekä matemaattisen ja kielellisen kykyjen heikkenemistä.[55] Raudanpuute saattaa aiheuttaa myös hiustenlähtöä.[56]

Runsaasti hemirautaa saavilla esiintyy vuonna 2021 julkaistun tieteellisen tutkimusyhteenvedon mukaan tavallista enemmän paksusuolen syöpää, diabetesta ja sydän- ja verisuoniperäisiä kuolemia. Runsaasti rautaa saavilla esiintyy kuitenkin tavallista vähemmän esofaagista syöpää, sydänsairauksia ja masennusta. Rautalisää nauttivilla esiintyy lisäksi tavallista vähemmän yhdeksää eri sairautta. Suurin osa raudansaannin terveysvaikutuksista saadusta tutkimusnäytöstä on todistusarvoltaan heikkoa eli siitä ei voida tehdä syy-seuraussuhteita koskevia päätelmiä.[57]

Vuonna 2022 julkaistussa 45–79-vuotiailla polven nivelrikkoa sairastavilla tehdyssä kiinalaistutkimuksessa havaittiin, että niiden potilaiden sairaus kehittyi selvästi huonoimpaan suuntaan, joiden raudansaanti oli alle 11 tai yli 23 milligrammaa päivässä.[58]

Suuret lisääntymisiän jälkeiset rautavarannot saattavat edistää vuonna 2010 julkaistun tutkimuksen mukaan valtimonkovettumataudin ja diabeteksen sekä Alzheimerin taudin kaltaisten hermostonrappeutumissairauksien kehittymistä.[59] Kuitenkin vuonna 2023 julkaistussa ruotsalaistutkimuksessa havaittiin, että sadan vuoden ikään saavuttaneiden veren rautapitoisuus oli ollut 65-99-vuoden iässä tavallista korkeampi.[60]

Runsaan raudansaannin ja paksusuolen syövän välisen yhteyden[61] on ajateltu johtuvan ehkä siitä, että rauta edesauttaa vapaiden radikaalien muodostumista paksusuolessa.[3][62]

Lähteet

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
  1. ↑ Kivinen, Antti & Mäkitie, Osmo: Kemia, s. 325. Otava, 1988. ISBN 951-1-10136-6
  2. ↑ Wieser, Michael T. & Coplen, Tyler B.: Atomic Weights of the Elements 2009 (IUPAC technical report). Pure and Applied Chemistry, 2011, 83. vsk, nro 2. IUPAC. Artikkelin verkkoversio. Viitattu 16.4.2011. (englanniksi)
  3. ↑ a b c Adams, Seidu & Sello, Cornelius Tlotliso & Qin, Gui-Xin & Che, Dongsheng & Han, Rui: Does Dietary Fiber Affect the Levels of Nutritional Components after Feed Formulation. Fibers, toukokuu 2018, 6. vsk, nro 2, s. 1–2. doi:10.3390/fib6020029 Artikkelin verkkoversio. (englanniksi)
  4. ↑ Otavan suuri Ensyklopedia, 7. osa (Optiikka-Revontulet), s. 5647 art. Rauta. Otava, 1979. ISBN 951-1-05468-6
  5. ↑ Why is Mars Red Universe today
  6. ↑ a b Miekk-oja, Heikki Malakias & Lindroos, Veikko & Sulonen, Martti & Veistinen, Mauri: ”Suorapelkistys”, Uudistettu Miekk-ojan metallioppi, s. 410. Otava, 1986. ISBN 951-666-216-1
  7. ↑ a b c Marko Hamilo: Rauta nosti ihmisen rikkauksiin Helsingin Sanomat 6.2.2007. Arkistoitu 5.3.2016. Viitattu 29.1.2016.
  8. ↑ a b ”Terästeollisuus”, Otavan suuri ensyklopedia, 18. osa (Takominen–Turbiini), s. 7109–7114. Otava, 1981. ISBN 951-1-05081-8
  9. ↑ a b Boehler, Reinhard: High-pressure experiments and the phase diagram of lower mantle and core materials. Review of Geophysics, 2000, 38. vsk, nro 2, s. 221–245. American Geophysical Union. doi:10.1029/1998RG000053 Bibcode:2000RvGeo..38..221B
  10. ↑ Bramfitt, B. L. & Benscoter, Arlan O.: ”The Iron Carbon Phase Diagram”, Metallographer's guide: practice and procedures for irons and steels, s. 24–28. ASM International, 2002. ISBN 978-0-89170-748-2 Teoksen verkkoversio.
  11. ↑ Martin, John Wilson: Concise encyclopedia of the structure of materials, s. 183. Elsevier, 2007. ISBN 0-08-045127-6 Teoksen verkkoversio. (englanniksi)
  12. ↑ a b ”Rauta- ja terästeollisuus”, Otavan iso Fokus, 6. osa (Ra–Su), s. 3452–3459. Otava, 1973. ISBN 951-1-01236-3
  13. ↑ Reinhard Boehler, M. ROβ: Mineral Physics; Properties of Rocks and Minerals_High-Preβure Melting. Treatise on Geophysics, 2007, 2. vsk, s. 527–541. Elsevier. doi:10.1016/B978-044452748-6.00047-X
  14. ↑ a b c d e f g h Iron Encyclopædia Britannica Online. Viitattu 14.12.2020. (englanniksi)
  15. ↑ a b Audi, G. et al.: The NUBASE2016 evaluation of nuclear properties. Chinese Physics C, 2017, 41. vsk, nro 3, s. 030001-1-030001-138. IOP Publishing. doi:10.1088/1674-1137/41/3/030001 Artikkelin verkkoversio. (pdf) Viitattu 14.12.2020. (englanniksi)
  16. ↑ Rugel G., Faestermann T., Knie, T. et al.: New Measurement of the 60Fe Half-Life. Physical Review Letters, 2009, 103. vsk, nro 7, s. 072502. PubMed:19792637 doi:10.1103/PhysRevLett.103.072502 ISSN 0031-9007 Bibcode:2009PhRvL.103g2502R Artikkelin verkkoversio. (englanniksi)
  17. ↑ a b Iron Ore (Arkistoitu – Internet Archive) Plan, Innovate, Research, Sustain, Achieve, Government of South Australia
  18. ↑ Miekk-oja, H. M.: Metallioppi, s. 207. Helsinki: Otava, 1972.
  19. ↑ ”Rauta- ja terästeollisuus”, Otavan iso Fokus, 6. osa (Ra–Su), s. 3452–3459. Otava, 1973. ISBN 951-1-01236-3
  20. ↑ http://www.helsinki.fi/kemia/opettaja/aineistot/vedenpuhdistus/rautasulfaatti.htm
  21. ↑ Valtion ravitsemusneuvottelukunta: Terveyttä ruoasta! Suomalaiset ravitsemussuositukset 2014 2014. Valtion ravitsemusneuvottelukunta. Arkistoitu 28.5.2014. Viitattu 16.5.2014.
  22. ↑ a b c Office of Dietary Supplements - Iron ods.od.nih.gov. Viitattu 20.11.2022. (englanniksi)
  23. ↑ Paturi, M & Tapanainen, H & Reinivuo, H & Pietinen, P (toim.): Finravinto 2007 -tutkimus 2008. Kansanterveyslaitos. Arkistoitu 7.6.2011. Viitattu 10.10.2008.
  24. ↑ Heme Iron vs Non-Heme Iron in Foods | Hemochromatosis Help hemochromatosishelp.com. 30.8.2016. Viitattu 20.11.2022. (englanti)
  25. ↑ Heme Iron: The Latest Research | NutritionFacts.org nutritionfacts.org. Viitattu 20.11.2022.
  26. ↑ Dietary Determinants of and Possible Solutions to Iron Deficiency for Young Women Living in Industrialized Countries: A Review. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4179187/
  27. ↑ Fineli ravintotietopankki. Terveyden ja hyvinvoinnin laitos. Viitattu 20.3.2020
  28. ↑ Nutrition facts for pork tongue, cooked, recommended daily values and analysis. NutrientOptimiser. Viitattu 13.10.2021. (englanniksi)
  29. ↑ Decreased Iron Intake Parallels Rising Iron Deficiency Anemia and Related Mortality Rates in the US Population. https://academic.oup.com/jn/article-abstract/151/7/1947/6218114?redirectedFrom=fulltext#.YRFeskMipFZ.twitter
  30. ↑ Sabrina Feitosa, Ralf Greiner, Ann-Katrin Meinhardt, Alexandra Müller, Deusdélia T. Almeida, Clemens Posten: Effect of Traditional Household Processes on Iron, Zinc and Copper Bioaccessibility in Black Bean (Phaseolus vulgaris L.). Foods, 31.7.2018, 7. vsk, nro 8, s. 123. PubMed:30065167 doi:10.3390/foods7080123 ISSN 2304-8158 Artikkelin verkkoversio.
  31. ↑ Myth: Spinach is a great source of iron. University of Arkansas for Medical Sciences. Arkistoitu 25.6.2008. Viitattu 9.8.2008. (englanniksi)
  32. ↑ Iron absorption from beans with different contents of iron, evaluated by stable isotopes. 2018. https://www.researchgate.net/publication/324508908_Iron_absorption_from_beans_with_different_contents_of_iron_evaluated_by_stable_isotopes
  33. ↑ Feitosa, Sabrina & Greiner, Ralf & Meinhardt, Ann-Katrin & Müller, Alexandra & Almeida, Deusdélia T. & Posten, Clemens: Effect of Traditional Household Processes on Iron, Zinc and Copper Bioaccessibility in Black Bean (Phaseolus vulgaris L.). Foods, 31.7.2018, 7. vsk, nro 8, s. 123. PubMed:30065167 doi:10.3390/foods7080123 ISSN 2304-8158 Artikkelin verkkoversio.
  34. ↑ Jyväkorpi, Satu: Saatko tarpeeksi rautaa? Terve (terve.fi). 8.1.2012. A-lehdet Oy. Viitattu 9.3.2022.
  35. ↑ a b Korpela-Kosonen, Krista: Vakava raudanpuutos voi aiheuttaa ongelmia oppimisessa Helsingin Sanomat. 10.8.2020. Viitattu 3.9.2020.
  36. ↑ Rauta (Fe) – Mitä puutoksesta seuraa? (päivitetty 2020) Puhti. 28.6.2018. Viitattu 5.9.2020.
  37. ↑ Nikander, Anniina: Juotko sinäkin kahvia lounaan päälle? Ei kannattaisi Iltalehti (iltalehti.fi). elokuu 2021. Viitattu 11.8.2021.
  38. ↑ Ravitsemus raudanpuutteen ehkäisyssä. https://www.theseus.fi/bitstream/handle/10024/354108/Opinn%C3%A4ytety%C3%B6_Luukkanen_paivi.pdf?sequence=2&isAllowed=y
  39. ↑ Phytic acid content in milled cereal products and breads. Sivu 217–219.
  40. ↑ Palkokasvit elintarvikkeena. Sivu 27.
  41. ↑ mysteerio: Näin varmistat raudan imeytymisen Ramavit. 8.9.2016. Viitattu 15.8.2022. (englanniksi)
  42. ↑ Valsta, Liisa & Kaartinen, Niina & Tapanainen, Heli & Männistö, Satu & Sääksjärvi, Katri (toim.): Ravitsemus Suomessa – FinRavinto 2017 -tutkimus THL Raportti 12/2018. 2018. Terveyden ja hyvinvoinnin laitos.
  43. ↑ Raudanpuute ilman anemiaa – miten ferritiiniarvoa tulkitaan? Potilaanlääkärilehti.fi. 28.2.2019. Viitattu 7.8.2024.
  44. ↑ Riskinarviointi suomalaisten aikuisten altistumisesta elintarvikkeiden ja talousveden raskasmetalleille sekä alumiinille. Ruokaviraston tutkimuksia 2020. https://www.ruokavirasto.fi/globalassets/tietoa-meista/julkaisut/julkaisusarjat/tutkimukset/riskiraportit/ruokaviraston_tutkimuksia_1_2020_finaali.pdf
  45. ↑ Lapsen raudanpuuteanemia Potilaanlääkärilehti.fi. Viitattu 25.7.2020.
  46. ↑ Seppänen, Anne: Raudanpuutteella voi olla rooli lasten ADHD:n taustalla Lääkärilehti. 2.4.2024. Viitattu 6.4.2024.
  47. ↑ Doctors seeing more iron deficiency in children www.abc.net.au. 11.8.2021. Viitattu 14.8.2021. (englanti)
  48. ↑ Raudanpuute on yllättävän yleistä. Raudanpuute. 3.3.2019. Viitattu 7.8.2024.
  49. ↑ a b Decreased Iron Intake Parallels Rising Iron Deficiency Anemia and Related Mortality Rates in the US Population academic.oup.com. Viitattu 18.9.2022. (englanniksi)
  50. ↑ Phytate intake and molar ratios of phytate to zinc, iron and calcium in the diets of people in China.
  51. ↑ Laaja raudanpuutteen ja anemian tutkimus 139€ ilman lähetettä Puhti. Viitattu 11.8.2022.
  52. ↑ a b Chenhui Cai, Wenhui Hu & Tongwei Chu: Interplay Between Iron Overload and Osteoarthritis: Clinical Significance and Cellular Mechanisms. Frontiers in Cell and Developmental Biology, 14.1.2022, 9. vsk, s. 817104. PubMed:35096841 doi:10.3389/fcell.2021.817104 ISSN 2296-634X Artikkelin verkkoversio.
  53. ↑ Rauta: Toksisuus l. myrkyllisyys Helsingin yliopisto. Viitattu 28.6.2012.
  54. ↑ Olkkola, Klaus T., Neuvonen, Pertti J. & Elonen, Erkki: Tärkeimmät lääkeainemyrkytykset: Rautalääkkeet (pdf) (s. 7) Farmakologia ja toksikologia. Kuopio: Kustannus Medicina. Viitattu 31.12.2015.
  55. ↑ Ravitsemus: Vakava raudanpuutos voi aiheuttaa ongelmia oppimisessa – Asiantuntijat kertovat, mihin lapsen ruokavaliossa on hyvä kiinnittää huomiota Helsingin Sanomat. 10.8.2020. Viitattu 3.9.2020.
  56. ↑ Huolestuttaako hiustenlähtö? Näin sitä voi ehkäistä ja hillitä ET. 5.8.2015. Viitattu 30.3.2022.
  57. ↑ Yin Huang, Dehong Cao, Zeyu Chen, Bo Chen, Jin Li & Ruyi Wang: Iron intake and multiple health outcomes: Umbrella review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 29.9.2021, 0. vsk, nro 0, s. 1–18. PubMed:34583608 doi:10.1080/10408398.2021.1982861 ISSN 1040-8398 Artikkelin verkkoversio.
  58. ↑ Association between Iron Intake and Progression of Knee Osteoarthritis. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35458236/
  59. ↑ George J. Brewer: Risks of Copper and Iron Toxicity during Aging in Humans. Chemical Research in Toxicology 2010, 23, 2, 7.12.2009, s. 319–326. Artikkelin verkkoversio. (englanniksi)
  60. ↑ Shunsuke Murata, Marcus Ebeling, Anna C. Meyer, Katharina Schmidt-Mende, Niklas Hammar & Karin Modig: Blood biomarker profiles and exceptional longevity: comparison of centenarians and non-centenarians in a 35-year follow-up of the Swedish AMORIS cohort. GeroScience, 19.9.2023. doi:10.1007/s11357-023-00936-w ISSN 2509-2723 Artikkelin verkkoversio. (englanniksi)
  61. ↑ Wurzelmann, J. I., Silver, A., Schreinemachers, D. M., Sandler, R. S. & Everson, R. B.: Iron intake and the risk of colorectal cancer. Cancer Epidemiology, Biomarkers & Prevention: A Publication of the American Association for Cancer Research, Cosponsored by the American Society of Preventive Oncology, heinäkuu 1996, nro 7, s. 503–507. PubMed:8827353 ISSN 1055-9965 Artikkelin verkkoversio. (englanniksi)
  62. ↑ Imam, M. U., Zhang, S., Ma, J., Wang, H. & Wang, F.: Antioxidants Mediate Both Iron Homeostasis and Oxidative Stress. (luku 2.1. Iron Toxicity) Nutrients, 28.6.2017, 7. vsk, nro 9. doi:10.3390/nu9070671 Artikkelin verkkoversio. Viitattu 10.8.2024. (englanniksi)

Aiheesta muualla

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Käännös suomeksi
Käännös suomeksi
Tämä artikkeli tai sen osa on käännetty tai siihen on haettu tietoja muunkielisen Wikipedian artikkelista.
Alkuperäinen artikkeli: en:Iron#Phase diagram and allotropes
Noudettu kohteesta ”https://fi.wikipedia.org/w/index.php?title=Rauta&oldid=22745169”