Jern

JERN

Fe, atomnr. 26, molvekt 55,845 g, elektronkonfigurasjon: (Ar)+3d6-4s2, smeltepunkt 1535 °C, kokepunkt 2750 °C, tetthet 7,874 g/cm³ (ved 20 °C). Metallet har en middels varmeutvidelseskoeffisient på 0,000012/K ved 25 °C, omtrent som beryllium, kobolt og thorium, litt mer enn antimon og platina, litt mindre enn vismut og nikkel. Det er også en middels varmeleder, med 0,803 W/cm/K ved 25 °C, litt mer enn platina og kobolt og litt mindre enn nikkel og silisium. Middels god er jern også som elektrisk leder, med en resistivitet på 9,71 mikrohm-cm ved 20 ºC, litt mer enn osmium og litium, litt mindre enn palladium og platina. Det er de magnetiske egenskapene som er unike for jern, jern er ferromagnetisk, en egenskap som også er oppkalt etter det og som det deler med noen ytterst få andre stoffer, deriblant grunnstoffene kobolt og nikkel, samt gadolinium ved lav temperatur. Ferromagnetisme opptrer fordi elektronenes magnetfelter virker sammen i stedet for hver for seg, og magnetiserbarheten av slike stoffer kan være rundt 100000 ganger høyere enn de fleste paramagnetiske stoffer. Som et typisk overgangsmetall har jern mange sterke spektrallinjer, spesielt i det nære ultrafiolette hvor 2483, 3720 og 3860 Å er de sterkeste, men det er også sterke linjer på 2488, 2523, 2719, 3441, 3581, 3735, 3737, 3746 og 3886. I det synlige spekteret skiller den fiolette på 4046, den indigo på 4384 og den grønne på 5167 Å seg ut, men også 4064, 4072, 4144, 4272, 4282, 4308, 4326, 4405, 4958, 5227, 5270 og 5328 er ganske sterke.

Jern har (1995) 23 kjente isotoper og isomerer, hvorav 4 er stabile og forekommer i naturen, 54 (5,845 %), 56 (91,754 %), 57 (2,119 %) og 58 (0,282 %). Fordelingen er litt spesiell, de letteste favoriseres av at de ligger nær det ”magiske” nøytrontallet 34, som innebærer et fylt kjerneskall, akkurat som edelgassene har fylte elektronskall. Slike kjerner har større bestandighet overfor kjernereaksjoner enn andre, akkurat som edelgassene overfor kjemiske reaksjoner. 56 favoriseres mest fordi den ligger nærmere midten av stabilitetsområdet for jern, slike kjerner har også større motstand mot å omdannes til andre kjerner. Det finnes mye mer av jern er av de andre grunnstoffene i nabolaget fordi jern er det grunnstoffet som har mest bindingsenergi pr. kjernepartikkel, og 56-isotopen ligger lavest av alle kjerner. Alle atomkjerner vinner energi på å omdanne seg til jern 56.

Av radioaktive isotoper har jern tre med rimelig lang levetid, 1500000 år for jern 60, 2,73 år for 55, 44,503 dager for 59, mens 52 har 8,27 timer og de andre fra noen få minutter til noen sekunder eller mindre.

HISTORIE
- Ah, Uttrediay, vi har ventet på deg. Et øyeblikk.
Smeden Kenzerdios snur seg, går inn i det osende mørket i smia og tar opp en gjenstand som ligger på ambolten der. Og han kommer ut igjen med tingen i hendene og strålene fra Sola treffer bronsen og gullet på skjeden og beltet og skjeftet av sverdet fra himmelen og gnistrer i mange farger fra de forskjellige steinene på skjeden, beltet og beltespenna: kvarts, malakitt, topas, jaspis, akvamariner. Det går lang tid uten at noen ytrer et ord, men til slutt bryter Kenzerdios stillheten:
- Jeg har kalt det Uttin Soli, sier han, - Utts gave.
Han holder sverdet vannrett med begge hendene og holder det fram for Uttrediay. Uttrediay tar et skritt fram og griper det med venstre hånd. Åndeløst undersøker han skjeftet med det forgylte relieffet av en kriger som kjemper mot en drage og rankemønsteret på bronseskjøtene som holder de to trestykkene i skjeftet sammen. Som fjetret stirrer han på de skinnende fargene i de velpolerte steinene på skjeftet og beltet. Han trekker sverdet forsiktig ut og gisper når han ser den blåglitrende gløden i stålet og tykkelsen og styrken av det, og når han prøver eggen med tommelen kommer det en raspende lyd som får hele sverdet til å dirre og gir gjenlyd i hele håndverkerkvartalet. Til slutt finner han ord:
- Det er et godt navn, Kenzerdios. Du har gjort et stort arbeid. Utt vil lønne deg for det.

Det er morgen. En lystig, fargerik, fuglekvitrende morgen, for Sola skinner for første gang på flere dager, og på Nomags murer leker barna sisten og gjemsel mens de ler og roper, kaster mosedotter på hverandre, plasker i morgenkalde søledammer og snur på steinene i muren for å se om det skjuler seg er stygt mini-monster der. Nå kan de høre morgenkoret spille opp inne i byen og de av barna som ikke er for opptatt med leken reiser seg og løper nedover den skrå innerkanten av muren for å se på morgenkoret i de flotte blå draktene hilse dagen velkommen. Musikken holder det gående en stund, og så skvetter noen av barna som ble igjen på muren til av en lyd utenfra. En krumbøyd skikkelse med hette over hodet har kommet til syne mellom trærne der veien snor seg inn bak en åsrygg og går de par hundre meterne derfra til byporten med en fart som tyder på hastverk. Snart er han ute av syne, men hastverket og det rare utseendet hans fikk noen av barna til å stoppe opp og undres noen sekunder.

Inne i et av husene i byen sitter Kal-Daoden, herregårdseier fra grensetraktene, og underholder barna og huslyden til sin kusine Upilase med mer eller mindre overdrevne og fantasifulle historier fra landet. Han er gjest her i huset mens gården hans blir gjenoppbygd etter det siste urianerangrepet.

”Fortell mere, Daoden,” oppfordrer barna ham i kor da han er ferdig med den første fortellingen for dagen, en som de kan utenat allerede. ” - du er så flink!” Og ”Hvorfor ikke?” er svaret. Dagen har såvidt begynt, barna er søte og ivrige og både de gamle og unge i huset trenger litt underholdning nå når høsttåka legger seg og situasjonen forøvrig er som den er med villmenn som lager mer og mer trøbbel for utkantbøndene.

”Kom hit!” sier han til Ewenipe, den 6-årgamle datteren til kusinen, en av yndlingene hans blant barne. ”Sitt her, så skal jeg fortelle dette eventyret spesielt for deg.” Og så begynner han å finne på en historie der og da om magiske uhyrer, undergjerninger, romantikk, idyll og alt som trengs for en virkelig god historie.

Han er midt oppe i det da han merker at folk står og hvisker om noe langs veggene. Forbløffet ser han ansiktene ett for ett bli mørke og fortrukne av engstelse. Så hører han nyheten, åpenbart brakt inn av Upilases mor Tamalewe, som nettopp var kommet inn av døra. En budbringer har kommet til byen. En budbringer! Hvilke bud har han å bringe? Om grusom, blodig nedslaktning? Hjem i rykende ruiner? Åkre brent eller tråkket ned? Desperate bønner om at de unge mennene i byen skal gå ut og spille blodet sitt mot horder av ville barbarer med uhyggelige våpen som lukter blod før de er brukt? ”Nei, kanskje jeg blir,” tenker Kal-Daoden. ”Jeg liker meg her.” Og han fortsetter fortellingen, på ivrige oppfordringer fra Ewenipe og søstrene, brødrene, kusinene og fetrene hennes.

”Det er ved jernets hjelp at vi bygger hus, kløver steiner og utfører så mange andre nyttige arbeider i livet. Men det er også med jern at kriger, drap og ran utføres, og dette ikke bare fra hånd til hånd, men til og med på avstand, ved hjelp av håndvåpen og bevingende våpen, enten de skytes ut av maskiner, kastes av menneskearmer eller flyr som fugler med fjær gjennom luften. Dette siste regner jeg som den mest forbryterske kunst som er begått av det menneskelige sinn, som om vi hadde gitt jernet vinger og lært det å fly for å bringe død til mennesker med enda større hast. La oss derfor rense naturen for en skyld som hører til mennesket alene. Naturen har i sin vanlige gunst begrenset jernets makt ved å straffe det med rust, og har altså vist sitt vanlige forsyn ved å skikke det slik at ingen eksisterende ting er mer forgjengelige enn denne substansen som bringer de største farer over de forgjengelige dødelige.”

- Plinius d.e. (23-79), ”Naturhistorie”.

Stundom kommer det jern i store blokker fallende ned fra himmelen. Trolig er slikt meteorjern det første jernet som ble brukt av mennesker, når vi unntar det vi daglig inntar i maten og blant annet bruker til å binde oksygenmolekyler med. Steinaldermannen gjorde antakeligvis ikke noen forskjell på slike steiner og andre nyttige steiner han kom over. Slikt meteorjern inneholder alltid noe nikkel, i samme forhold som disse grunnstoffene produseres i døende soler.

Steinaldermannen oppdaget vel at jern og kobber var seigere og ikke lot seg så lett bearbeide ved å slå splinter av dem som andre steiner. Men materialer med slik seighet kunne også ha visse fordeler. Det var når han oppdaget hva bålvarmen kunne gjøre med den at steinalderen var over og smedens arbeidsdag begynte.

De første smeltede jernsakene som er produsert av malm og ikke inneholder nikkel er om lag 5000 år gamle. En viss jernproduksjon begynte i området sør-sørøst for Svartehavet i løpet av de neste 1000 årene, trolig av jernholdig forvitringssand i de store elvene, men ennå for 4000 år siden omtales jern som et meget sjeldent og dyrebart metall.

Hetittene grunnla et rike i det indre av Lilleasia rundt 1500 før vår tidsregning og utviklet de første riktig gode smelteovnene. Jernet ble en viktig del av kulturen deres og de ble fryktede krigere som spredde blod og ødeleggelse i vide egner og bygde seg et stort og mektig imperium som varte i 300 år. Når det ble felt, kastet seierherrene seg over jernsmedene og fraktet dem bort. Jernalderen startet i det nære østen.

Jernet er et guddommelig materiale, kanskje er det gitt til menneskene av krigsguden for at de skulle ødelegge hverandre? Krig var ikke ukjent i bronsealderen heller, men i jernalderen grep den alvorlig tak i oss. Mange historikere og arkeologer tror at jernet kan ha vært det mennene trengte for å få makt og selvtillit til å gjøre opprør mot de mer matriarkalske kulturene, som mer eller mindre er forbundet med bronsealderen.

Jernkrigene var bloddryppende. Blodlukt har alltid virket ekstra opphissende på krigere, og da de fikk våpen av et materiale som luktet blod allerede før det var brukt, visste de hva de skulle bruke det til. Men etter bruk måtte sverdet tørkes godt av og holdes tørt, det måtte ikke komme nær jord eller vann, ellers begynte det å blø selv og mistet styrken og skarpheten...

Smijern var vanligst i begynnelsen, og i Tut-Ankh-Amons grav fra det 14. århundret f.v.t. er det funnet 19 gjenstander av smijern, men omtrent 1000 f.v.t. ble det laget godt stål av smedene i Luristan i fjellene i det vestlige Persia. Støpejern ble laget i Kina fra omtrent 500 f.v.t.

I Delhi i India står en søyle av karbonfattig smijern som er 7 1/4 m høy og 40 cm i diameter. Den er nesten ikke rustet selv om den har stått der de siste 1600 årene.

For 1000 år siden var jernet blitt alminnelig over hele verden, men det var først på 1800-tallet produksjonen var blitt så effektiv at prisen kom ned på det nivået den ligger på i dag. I vikingtida måtte man ut med ca. 50 ganger så mye gull eller andre verdisaker for et kvantum jern som på 1800-tallet. Smeden var den høyest ærede av alle håndverkere, og våpensmedene var fremst av alle, sverd og store stridsøkser var luksusprodukter og ble båret som tegn på velstand. I virkelig strid brukte man mest ganske små økser, som var vel så effektive.

Blodstein, rød oker eller hematitt har vært kjent og brukt som fargestoff fra gammel tid og er beskrevet av de gamle grekerne. Magnetitten eller magnetjernsteinen var kjent for sin evne til å tiltrekke jern før man visste at den inneholdt jern selv. Den er beskrevet så tidlig som 585 f.v.t. av Thales fra Miletos.

Svovelkis eller pyritt ble brukt til å utvinne svovel og jernsalter iallfall fra 1500-tallet. I 1579 grunnla Matthias Falconer en fabrikk i Queensborough i England for å oksydere pyritt til jernvitriol, jern(II)sulfat. I Falun i Sverige oksyderte man svovelkis til rød oker ved å la hauger av krystallene ligge og forvitre i vind og vær og brenne dem til oksyd i en ovn.

Den engelske kjemikeren og medisineren Etienne-Francois Geoffroy (”Geoffroy den eldre”, 1672-1731), brukte en magnet til å teste asken av en blanding av linolje og leire han hadde brent, og fant at det hadde dannet seg jern. Men den franske kjemikeren Louis Lémery (1677-1743) mente at jernet hadde vært til stede i leiren i umagnetisk form før brenningen og påviste flere omvandlinger fra magnetisk til umagnetisk jern i forbindelser. Etterhvert dukket det opp en idé om at slike stoffer som finnes i forskjellig form i mange ting er de egentlige grunnstoffene, og da Lavoisier publiserte ’Traite de chimie’ som revolusjonerte kjemien i 1789 var jern en av de mer selvsagte av de substansene han anerkjente som grunnstoffer.

Jern er et av de få grunnstoffene som har et gammelnorsk navn, jarn, som enten stammer fra en germansk form *irarn eller er lånt fra gammelirsk iarn. Den germanske formen *irarn stammer fra en eldre form *izarna-, en sideform av *isarna-, som i likhet med de keltiske formene kanskje er lånt fra illyrisk eisarnom ’det sterke’, fra indoeuropeisk *eis- ’bevege seg voldsomt, drive fram’.

En annen mulighet er at de germanske ordene er lånt gjennom keltisk fra et ord *isarno- ’det guddommelige’, som har sammenheng med etruskisk aisar ’gud’.

Germansk *isarna- ble i gammelsaksisk til iisarn, som i middelnedertysk ble til iisen, og i sammensetningen iisenkram er lånt til norsk som isenkram.

I gammelhøytysk ble *isarna- til iisarn, iisan, som ble brukt i fuglenavnet iisarnovogal ’jernfugl’. Dette utviklet seg til Eisvogel i tysk, og ordet er lånt til norsk som isfugl.

GEOLOGI
Jern er et av de vanligste grunnstoffene på Jorda, det utgjør 5,63 vektprosent av den faste, øvre jordskorpa og ligger med dette på en 4.-plass blant grunnstoffene etter oksygen, silisium og aluminium. Men i Jordas indre er det en kjerne som hovedsakelig består av jern, omtrent 3500 km i radius, og totalt sett er det anslagsvis 34,6 % jern i Jorda, mer enn noe annet grunnstoff. Men jern er også en av hovedbestanddelene av universet som helhet og utgjør 0,14 % av all masse og 8,5 % av alt som ikke er hydrogen eller helium, en 5.-plass totalt etter hydrogen, helium, oksygen og karbon. I sjøvann ligger jernet betydelig lavere med bare 0,0000002 %, helt nede på en 29.-plass. Dette er fordi jernioner i vannløsning lett oksyderes til tungt løselige jern(III)-forbindelser som felles ut, og resten utnyttes kraftig av organismer i vannet som har stort behov for jern.

Årsaken til denne overhyppigheten, som slett ikke står i forhold til atomnummeret, er at jernkjernene har mer bindingsenergi pr. kjernepartikkel enn noen andre kjerner. Når en atomkjerne bygges opp av individuelle protoner og nøytroner kreves det energi for å føre dem sammen, fordi protonene frastøter hverandre, men det virker også tiltrekkende krefter mellom kjernepartiklene, og de har også muligheter for å ordne seg i kjernen i arrangementer som sparer energi, slik at kjernepartiklene frigjør en viss mengde energi, bindingsenergien, når de slår seg sammen. Siden energi og masse er to sider av samme sak gjenspeiler dette seg i atomvekten, som er mindre for et helt atom enn for summen av de individuelle partiklene. F.eks. veier et atom av isotopen ⁵⁶Fe 55,93494 atommasseenheter, mens summen av 26 elektroner, 26 protoner og 30 nøytroner alene er 56,46341. Denne forskjellen på 0,52847 amu, d.v.s. nesten en hel prosent av den kombinerte massen eller nærmere bestemt 0,936 %, er identisk med bindingsenergien.

Bindingsenergien pr. kjernepartikkel stiger fra 0 for ¹H, som har et enslig proton som kjerne, til en topp for nuklidene med rundt 56 kjernepartikler, som mangan, jern, kobolt og nikkel, med toppunktet på jern 56. Etter denne toppen begynner innflytelsen av den elektrostatiske frastøtningen mellom protonene å gjøre seg mer gjeldende over de tiltrekkende kjernekreftene, fordi hvert nye grunnstoff utover i rekken har ett proton mer, mens innflytelsen fra kjernekreftene ikke øker i samme takt. For tunge kjerner er de frastøtende kreftene så sterke at de kan overvinne kjernekreftene og skyte ut småstykker av kjernen. Det begynner med alfapartikler, som er småstykker bestående av to protoner og to nøytroner, identiske med en heliumkjerne, men de tyngste kjernene spaltes ofte spontant, gjerne kort tid etter at de er dannet. Kjernekjemikerne oppdager stadig nye grunnstoffer ved å smelte sammen lettere kjerner. Det tyngste hittil er nr. 118, en edelgass som ennå ikke har fått navn, men det finnes en grense for hvor tunge kjerner det er mulig å lage, for ikke langt utenfor det området man driver og eksperimentere i nå, synker bindingsenergien pr. kjernepartikkel til under 0, og kjerner med negativ bindingsenergi kan ikke eksistere.

Stjernene i universet produserer energi med kjernereaksjoner i sitt indre, balansen mellom strålingstrykket og tyngdekraften hindrer at de kollapser til en hvit dverg, en nøytronstjerne eller et svart hull. De kan eksistere i millioner til milliarder av år ved å ’forbrenne’ hydrogen til helium. Et heliumatom veier 4,00260 amu, mens 4 hydrogenatomer tilsammen veier 4,03128, og forskjellen, 0,02868 amu eller 0,711 % av den kombinerte massen blir tilgjengelig som energi. Denne fusjonsreaksjonen er mye mer effektiv enn noen andre fusjonsreaksjoner på grunn av den spesielt energibesparende strukturen til heliumkjernene. Som nevnt kan teoretisk 0,936 % av massen frigjøres som energi ved å lage jern av hydrogen, men her brukes altså 0,711 av disse prosentene opp bare på den første og enkleste reaksjonen.

Og når hydrogenet i de indre delene er brukt opp går det mot slutten for stjernen. Den begynner å kollapse, men på grunn av sammenpressingen blir det snart så varmt i de indre delene at den kan begynne å produsere karbon (6 protoner) av helium (2). Dette gir også et energiutbytte, men atskillig mindre, for et atom ¹²C veier pr. definisjon nøyaktig 12 amu, mens 3 heliumatomer veier 12,00780, slik at 0,00780 amu eller 0,065 % av karbonmassen blir tilgjengelig som energi. Denne reaksjonen krever mye høyere temperatur fordi heliumkjerner med to protoner frastøter hverandre mer enn hydrogenkjerner med ett. Det stabiliserer seg en ny balanse med en sterkere strålingsvarme som får de ytre delene av stjernen til å svulme sykelig opp slik at den blir til en rød kjempe.

Dette kan pågå i noen tusen år, men i disse intense prosessene brukes heliumet fort opp, og nå går stjernen gjennom noen korte faser hvor den produserer magnesium (12 protoner) og argon (18) av karbon og krom (24) av magnesium og forskjellige andre produkter av bruddstykker av disse kjernene, for nå er det så varmt der inne og kjernene holder så høy hastighet at de har lett for å gå i stykker når de støter mot hverandre. Men hvis for eksempel to kjerner av kalsium 48 smelter sammen frigjøres det ikke noe energi, for atomvekten av ⁴⁸Ca er 47,952531, mens den er 95,908286 for produktet zirkonium 96, altså mer enn det dobbelte av kalsiumkjernen. Dermed kommer stjernen i en energikrise, og vil enten kollapse brått til et svart hull eller en nøytronstjerne og frigjøre gravitasjonsenergien i en enorm eksplosjon, eller synke fredelig og rolig sammen til en hvit dverg. Hvis den eksploderer frigjøres det store mengder jern, samt litt mindre nikkel, mangan og kobolt og større eller mindre mengder av de andre grunnstoffene, som en slags aske etter kjernebrannen i stjernens indre. Fysikere har regnet ut at de mest energirike av de kosmiske "strålene" må være minst like tunge som jernkjerner for å opprettholde energien og massen gjennom de forskjellige fysiske påvirkningene de utsettes for på de lange reisene sine. Energien kan være opptil flere hundre trillioner elektronvolt, d.v.s. flere titalls joule for en eneste partikkel! Slike jernkjerner stammer sannsynligvis fra supernovaer eller liknende, og det antas at de gjerne kan stamme fra andre galakser enn denne.

De jernmeteorittene som faller ned over Jorda inneholder akkurat disse stoffene, gjerne med rundt 90 % jern, 8 % nikkel, 0,5 % kobolt og litt kobber, mangan, krom, karbon, svovel, fosfor m.m. Disse kommer ikke direkte fra en supernovaeksplosjon, men sannsynligvis heller fra kjernen av en planet eller asteroide som har gått i stykker i solsystemet vårt. Når det dannes store og små planeter er substansen først en blanding av alle grunnstoffene og de kjemiske forbindelsene planeten ble dannet av. Men disse metallene er tyngre enn de fleste andre ingrediensene, og synker sakte til bunns, d.v.s. til kjernen av planeten. Alle planetene i dette solsystemet vi vet noe om de indre forholdene til har en slik kjerne, og dette er sannsynligvis ikke noe unikt for dem. Merkur har størst jernkjerne i forhold til resten av planeten, mens forholdet avtar utover. Dette kommer av at Sola hadde en oppstartfase med spesielt sterk utstråling, som blåste mye av de lettere stoffene bort fra det indre av solsystemet. Asteriodene er sannsynligvis dannet fordi gravitasjonspåvirkningen fra Jupiter var for sterk til at det kunne danne seg en skikkelig planet. Den har sopt til seg en god del av massen selv, og andre småstykker har blitt støtt ut i eksentriske baner av gravitasjonspåvirkningen eller gått i bane rundt Jupiter. Det har vært spekulert at vår egen måne også kan være en slik asteroide. Mange av asteroidene er store nok til at gravitasjonen har fått jernet til å skille seg ut i midten, og i årmilliardenes løp kan to eller flere av dem ha støtt sammen og gått i stykker slik at det ble dannet bruddstykker som vi får ned her på Jorda med jevne mellomrom.

Jernmeteoritter (sideritter) består av forskjellige legeringer av nikkeljern. Overflaten har et tynt, oksydert overtrekk av magnetitt med et lag under som viser spor av smelting. Heksaedrittmeteoritter består av en jern-nikkellegering som kalles kamacitt, med 5-6 % nikkel. Den indre strukturen har ofte en fin striping, såkalte neumannlinjer, en mekanisk tvillingkrystalldannelse som oppstår ved sammenstøtet med bakken. Oktaedrittmeteoritter består av kamacitt og taenitt, som er nikkeljern med 24-37 % nikkel. De har ofte et krystallsystem med kryssende bånd eller linjer, såkalt widmanstättenstruktur. Ataxitter har ikke noen spesiell struktur, og det er ikke sikkert de er meteoritter. Noen meteoritter inneholder en blanding av jernnikkel og silikater, og kalles gjerne stein-jernmeteoritter, pallasitter eller mesosideritter. Også de "rene" steinmeteorittene inneholder gjerne en del jern, og spesielt troilitt, et jernsulfid. Silikatene i steinmeteorittene er for det meste også jernholdige, som olivin og pyroksen, men det finnes også jernfrie pyroksener og feltspatt.

Jordas jernkjerne er årsak til jordmagnetismen. Den er delt i en fast indre kjerne med en radius på 2400 km og en ytre flytende opp til 3500 km. Målinger tyder på at den faste indre kjernen roterer raskere enn resten av Jorda, forskjellen er omtrent en buegrad i året. Hvordan jordmagnetismen oppstår vet man ikke helt sikkert. Kanskje skyldes den strømmer i den ytre flytende kjernen, men Jorda oppfører seg mer som en stavmagnet enn en elektromagnet, og noen mener at den indre kjernen på grunn av trykkforholdene er en eneste stor magnetisk krystall eller at de små krystallene den består av ligger strengt parallelt med hverandre, noe som kan være forklaringen på at seismiske bølger går saktere gjennom Jorda ved ekvator enn fra pol til pol, fordi krystaller har forskjellige elastiske egenskaper i forskjellige retninger. Men teoretisk skulle den ytre flytende kjernen skjerme magnetismen fra denne enkrystallkjernen ganske effektivt.

Det jordmagnetiske feltet ligger litt skrått i forhold til jordaksen, slik at den magnetiske nordpolen ikke ligger ved den geografiske nordpolen, men i området nord for Canada på ca. 73º N, 100º V, mens den magnetiske sørpolen ligger utenfor Antarktis på 68º S, 143º Ø. Siden det er denne polen de magnetiske kompassnålene vil peke mot og ikke den geografiske, vil et magnetisk kompass alltid ha en viss misvisning som varierer med hvor man befinner seg på jordkloden. Denne misvisningen ble beskrevet første gang av Columbus. Retningen magnetnåla peker i kalles den magnetiske meridianen og misvisningen (også kalt deklinasjonen) defineres som vinkelen mellom denne og den geografiske meridianen. Navigering med magnetiske kompasser har alltid krevd bruk av omfattende misvisningstabeller. Det nåla gjør er å stille seg parallelt med de lokale feltlinjene. Disse linjene har også en varierende vinkel med jordoverflaten, og magnetnåler som stilles i retning av den magnetiske meridianen (d.v.s. i retning magnetisk nord-sør) og holdes slik at de kan svinge vertikalt, vil også stille seg inn i en bestemt vinkel med jordoverflaten som kalles den magnetiske inklinasjonen (oppdaget av Robert Norman 1581). Styrken av magnetfeltet varierer også fra sted til sted.

Jordmagnetismen forandrer seg stadig. Det skjer mer eller mindre regelmessige forandringer i løpet av et døgn (oppdaget av George Graham 1722) på opptil en halv grad som skyldes solvinden, og andre som varierer langsomt og kalles sekulære variasjoner (oppdaget av Henry Gellibrand 1635). For eksempel var misvisningen i Paris maksimal vestlig omkring år 1800, på ?23º, mens den var maksimal østlig omkring 1600, på +10º. I Europa ligger den i dag mellom +10 og ?10º de fleste steder, men for eksempel i Kursk i Russland ligger den mellom 34 og 96º Ø, med store forandringer på noen få hundre meter. Slike magnetiske anomalier opptrer også i nærheten av kyster og øyer og skyldes fordelingen av magnetisk materiale i underlaget. Noen steder arter de seg som lokale magnetiske poler.

Når en solflekk passerer den solmeridianen som krysser linjen mellom jord- og solsenteret kan jordmagnetismen forandre seg plutselig, og det kan oppstå en slags magnetiske stormer. Under en slik storm opptrer sterke nordlys, kompassnåler kan begynne å sitre, radiosambandet kan bli forstyrret eller brutt og elektroniske komponenter bli ødelagt. Det har hendt at misvisningen har variert med 10º på noen timer under en slik storm.

De magnetiske polene ligger ikke helt i ro, de flytter seg med noen få tidels millimeter i året. Det har vist seg at polene også bytter polaritet med lange mellomrom. Dette er det mulig å registrere fordi magnetiske mineralkorn alltid legger seg parallelt med det jordmagnetiske feltet når de sedimenteres i sedimentære bergarter eller størkner i vulkanske bergarter. I bergarter av forskjellig alder vil de magnetiske mineralkornene da ligge forskjellig utfra posisjonen av polene da de ble dannet. Det at man på 1960-tallet oppdaget at polvandringen så forskjellig ut fra de forskjellige kontinentene bidro til gjennombruddet for teorien om kontinentaldriften.

I motsetning til Jorda er Månen forholdsvis fattig på jern. Siden jerninnholdet i planetene synker utover fra Sola har mange derfor trodd at Månen stammer fra de ytre delene av solsystemet. Kanskje er den egentlig en asteroide. Den kan kanskje også være dannet etter en kollisjon hvor en del materiale fra jordmantelen, men ikke den jernrike kjernen har blitt kastet utover. Selv om jernkjernen også har blitt påvirket kan det hende at det meste av det tunge jernet regnet ned igjen mens mer av de lettere materialene nådde unnslippingshastigheten og holdt seg i bane rundt Jorda.

Jern er sjeldent som fritt metall på Jordas overflate. Det er et uedelt metall som reagerer med mange ting både i dypet og på overflaten hvor det er utsatt for luft og vann. Som en av Jordas hovedbestanddeler har jernet en omfattende mineralogi, og regnes (1977) som en hovedkomponent av hele 619 mineraler, hvorav 7 er fritt metall eller legeringer, 61 vannfrie oksyder, 8 oksydhydrater, 18 oksydhydroksyder, 5 hydroksyder, 193 silikater (hvorav 95 aluminosilikater og 5 borosilikater), 99 fosfater, 3 fosfider, 74 sulfater, 67 sulfider (hvorav 3 mulige tiostannater), 3 selenider, 3 telluritter, 2 tellurider, 24 arsenater, 15 arsenider, 1 antimonid, 1 vismutid, 15 karbonater, 4 oksalater, 1 cyanid, 2 karbider, 12 borater, 1 nitrid, 7 rene klorider (hvorav 3 vannfrie), 8 vanadater, 4 molybdater og 3 wolframater. Summen er over 619 fordi noen mineraler har mer enn ett anion. Noen av hydroksydene (nærmere bestemt 2) og oksydhydroksydene (4) kan også inneholde halogen, som også kan inngå, gjerne i stedet for hydroksyd, i andre mineraler med andre anioner i tillegg.

Av de grunnstoffene som jern forekommer sammen med i disse mineralene er oksygen vanligst, med 526 mineraler, så kommer hydrogen med 350, silisium 196, magnesium 164, svovel 141, aluminium 136, mangan 128, kalsium 117, fosfor 102, natrium 98, titan 64, kalium 61, arsen 48, kobber 46, fluor 39, nikkel og bly 34, sink 31, niob 28, karbon, klor og antimon 22, barium 21, bor, tinn og tantal 17, litium 15, vanadium 14, yttrium og cerium 13, uran 12, kobolt 11, krom og tellur 9, thorium 7, beryllium, nitrogen, germanium, strontium, zirkonium, lantan og wolfram 5, molybden, sølv, platina, thallium og vismut 4, selen 3, kadmium og indium 2 og scandium, palladium, cesium, iridium og kvikksølv 1 hver.

Jern ligger på grensen mellom de oksygenkjære og de svovelkjære grunnstoffene og har affiniteter til begge sider, men med en overvekt mot oksygen. Den tredje klassen grunnstoffer regnes for å være de jernkjære eller siderofile, grunnstoffer som trives sammen med jern og derfor oppkonsentreres i Jordas kjerne, mens det er lite av dem på overflaten, f.eks. gull, platina, kvikksølv, palladium, osmium m.m. I primære mineraler som kommer opp fra dypet opptrer jernet nesten bare i oksydasjonstrinn +2, men i sekundære mineraler som dannes ved forvitring på overflaten oksyderes det gjerne til +3. Jern(II)ioner har omtrent samme ioneradius som mangan og magnesium, og forekommer ofte sammen med disse grunnstoffene i blandingskrystaller.

Jern som føres opp med magma fra dypet til overflaten av Jorda foreligger mest som silikater i bergarter, men karbonater og sulfider kan også dannes primært. På overflaten forvitrer silikatene og andre jernmineraler, produktene føres med av vannet og felles ut i forskjellige sedimenter, i det vesentlige i form av limonitt, et oksydhydroksyd med varierende mengder bundet vann. Kommer sedimentene ned i dypet igjen skal det bare svak metamorfose til for å omdanne oksydhydroksydene til rene oksyder, hematitt og magnetitt. Så å si all hematitt og magnetitt her oppe er dannet på denne måten, de er kommet opp til overflaten igjen fordi de overliggende lagene er slitt bort. Ved kontaktmetamorfose hvor svovelholdige vulkanske damper kommer i kontakt med jernholdige sedimenter kan det dannes sulfidmineraler. På denne måten er det meste av all svovelkis dannet.

Jernkilder er kilder med vann som inneholder spesielt mye jern. Berømte jernkilder er f.eks. Bad Pyrmont i Tyskland sørvest for Hameln, Bad Driburg mellom Kassel og Bad Pyrmont, Bad Schwalbach ved Rhinen sørøst for Koblenz i Tyskland og Spa sørøst for Liege i Belgia. Vannet i slike kilder smaker "blekkaktig", hvis man kaster et grovknust galleple eller noe garvesyre (tannin) i det danner det seg jernsalter av garvesyrene, gjerne i form av et blåsvart gallusblekk.

Siden jern lett forvitrer på Jordas overflate finner man svært sjelden fritt jern utenom i jernmeteoritter, men det er funnet små mengder fritt jern isprengt i basalt i Ovifak på Grønland. Ellers finner man jern bare i sammensatte mineraler:

Hematitt, jernglans eller blodstein, Fe₂O₃, krystalliserer trigonalt, ofte i vakre, trekantede plater, svart med blodrød strek, hardhet 5,5-6, tetthet 5,2 g/cm³. En av de viktigste jernmalmene. Forekommer i forskjellige varianter. Vakre krystaller er spesielt kjent fra Elba, men også Alpene, Ungarn, Arendal i Norge, Långban i Sverige og andre han oppvise fine krystaller. Jernglimmer er hematitt i tynne blad, funnet f.eks. i Dunderlandsdalen. Rødjernstein er finkornet hematitt hvor strekfargen kommer til syne. Rød oker er en jordaktig, rødlig hematitt som ofte er oppblandet med leire og andre forurensninger. Meget utbredt i Norge, finnes i mange bergarter, hovedmineral i enkelte jernforekomster, som Dunderlandsdalen og Fen ved Ulefoss, rikelig også i de andre norske jernforekomstene.

Magnetitt, magnetjernstein, Fe₃O₄, et kubisk mineral i spinellgruppen, metallglinsende med svart farge og svart strek, hardhet 5,5-6,5, tetthet ca. 5. Skiller seg fra andre jernmalmer på grunn av den sterke magnetismen. Opptrer i mektige leier og er viktig jernmalm, den viktigste i Norge. Flere eruptive bergarter som granitt inneholder små mengder magnetitt. Slike korn er brukt til å kartlegge endringene i polariteten av jordmagnetismen.

Goethitt, FeO(OH), rombisk mineral som er trimorft med lepidokrokitt (også rombisk) og akaganeitt(tetragonalt) av samme sammensetning, forekommer sammen i limonitt, gjerne også sammen med finkornet hematitt (rødjernstein). Svart eller brunlig farge, metallisk glans på gode krystaller, men jordaktige, okerbrune masser er mest vanlig (limonitt). Et meget utbredt mineral som det finnes mye av i forvitrede jernrike bergarter, i jordsmonn og i myrmalm. Gode krystaller finnes f.eks. på kontaktforekomstene i Oslofeltet. Limonitt, som gjerne er hovedbestanddelen av myr- og sjømalm, inneholder også vekslende mengder vann.

Spinell, MgAl₂O₄, kan inneholde noe toverdig jern i stedet for magnesium og noe treverdig jern i stedet for aluminium. Et utbredt, kubisk mineral med høy hardhet og fargeløst eller rødlig til brunlig i fargen med sterk fargeglans. Pene krystaller er for eksempel kjent fra Dypingdal i Snarum. Edel spinell har en vakker rød farge og kan være vanskelig å skjelne fra rubin i slepen tilstand. Ellers er spinellgruppen en mangfoldig gruppe mineraler hvor magnesium og aluminium kan erstattes av mange forskjellige andre metaller, ikke nødvendigvis med de samme valensene, mange av dem er jernholdige.

Kromitt eller kromjernstein, er den viktigste krommalmen. Krystalliserer kubisk, isomorft med magnetitt og spinell, brunsvart, med brun strek og metallglans, hardhet 5,5. Forekommer vanlig i kornete krystallinske masser i serpentin, bl.a. i Feragsfjellene ved Røros og flere steder i Norge. Større forekomster på Shetland, i Ungarn, Hellas, Ural, USA og på Ny Caledonia. Forekomstene ved Røros ble en periode utnyttet sterkt og malmen sendt til Trondheim hvor det var en større kromsaltfabrikk ved Leirfossen.

Hercynitt, FeAl₂O₄, er et annet, monoklint mineral i spinellgruppen med en viss utbredelse. Kan inneholde noe sink i stedet for jern og krom i stedet for aluminium.

Ilmenitt eller titanjernstein, FeTiO₃, er et mørkt, metallisk mineral som likner hematitt, men har svart strek. Hardhet 5-6, tetthet 4,8 g/cm³. Meget utbredt mineral som finnes i små mengder i mange forskjellige bergarter. Finnes i større mengder på flere steder i Norge, bl.a. i Egersund-Sokndalfeltet hvor det er drevet for titan av Titania A/S. Fine krystaller er funnet i Kragerø-området.

Ulvöspinell, Fe₂TiO₄, er et kubisk mineral i spinellgruppen som først ble oppdaget i 1953, men siden har vist seg å være en meget utbredt bestanddel av titanholdige jernmalmer, bl.a. i magnetitt.

Psevdobrookitt, Fe₂TiO₅, sjeldent, svart, diamantglinsende, rombisk mineral som finnes i vakre krystaller bl.a. i Bamble.

Columbitt, (Fe,Mn)(Nb,Ta)₂O₆, er et rombisk mineral av mørk farge, hardhet 6, tetthet 5,2 g/cm³. Typisk for mange granittpegmatitter. Finnes flere steder i Norge. Tantalitt, (Fe,Mn)(Ta,Nb)₂O₆, er en fase med overvekt av tantal, i Norge funnet på pegmatittganger ved Iveland. Mossitt er en tetragonal variant av columbitt som ble oppdaget av W.C.Brøgger i pegmatitt i Råde i Østfold 1897.

Yttrotantalitt, (Y,U,Fe)(Ta,Nb)O₄, er et rombisk mineral som finnes som en sjeldenhet i flere granittpegmatitter i sør-Norge. Opptrer som regel i metamik tilstand, d.v.s. at den indre krystallstrukturen er skutt istykker av den radioaktive strålingen, de ytre krystallflatene består, men i det indre er mineralet et amorft glass.

Blomstrandin eller aeschynitt, (Ce,Ca,Fe,Th)(Ti,Nb)₃(O,OH)₆, et rombisk mineral, et av de vanligere sjeldne jordartsmineralene.

Prioritt, (Y,Ca,Fe,Th)(Ti,Nb)₂(O,OH)₆, rombisk mineral, nær beslektet med euxenitt, oppdaget på Hidra i Vestagder.

Daviditt, (Fe²⁺,La,U,Ca)₆(Ti,Fe³⁺)₁₅(O,OH)₃₆, er et svart, ugjennomsiktig, tungt (tetthet 4,3 g/cm³), trigonalt mineral som er sjeldent, men funnet i forholdsvis store mengder i pegmatitt fra Tuftan i Iveland.

Högbomitt, (Mg,Fe)₂(Al,Ti)₅O₁₀, heksagonalt eller trigonalt mørkfarget sjeldent mineral som i Norge er funnet i jernmalm på vestlandet og i gabbro i Bergensfeltet.

Polymignitt, (Ca,Fe,Y,Th)(Nb,Ti,Ta)O₄, svart, rombisk mineral, meget sjeldent, oppdaget i en prøve fra Stavern i 1824 av Jöns Jacob Berzelius.

Safirer er korund, Al₂O₃, som er farget blå av små mengder fireverdig jern.

Pyritt eller svovelkis, FeS₂, er et mineral som krystalliserer kubisk som terninger, oktaedre (krystaller med 8 flater), rombedodekaedre (med 12 rombeformede flater) eller pentagonododekaedre (også kalt pyritoeder, med 12 femkantede flater). Messinggul farge og metallisk glans, betydelig hardhet, 6-6,5, tetthet ca. 5 g/cm³. Kan inneholde noe kobber, nikkel, kobolt, sink og også gull og sølv i tillegg til jern. Ved oppvarming uten lufttilgang unnslipper det ene svovelatomet, og ved oppvarming i luft forbrenner mineralet til jernoksyd og svoveldioksyd. Svovelkis er det vanligste av alle kismineraler og opptrer i små mengder i nesten alle bergarter og anriket i mindre forekomster på en rekke steder, f.eks. i de mørke skiferne i Oslofeltet, på ganger og sprekker i alle slags fjell, på pegmatittganger o.s.v. Store masser av nesten ren svovelkis opptrer mange steder i de metamorfe bergartene i de norske fjellkjedestrøkene og har vært grunnlaget for den viktigste bergverksdriften vår. I disse forekomstene følges den av forskjellige mengder kobberkis, sinkblende og til dels blyglans. Noen av de største forekomstene er Løkken i Meldalen, Joma, Gjersvik og Skorovatn i Grong, Folldal, Killingdal, Kjøli, Røros, Båsmo og på vestlandet Stord, Viksnes o.a. I utlandet er Rio Tinto (Huelva) i Spania og Rammelsberg i Tyskland blant de mest kjente.

Bravoitt, (Ni,Fe)S₂, er en nikkelholdig svovelkis som er funnet i Norge ved Lillefjellklumpen i Grong.

Markasitt, vannkis, strålekis eller kamkis, FeS₂, er dimorf med svovelkis og krystalliserer rombisk, men fargen er den samme messinggule, hardhet 5-6,5. Finnes ofte i sammenvokste krystaller som er gruppert i kam- eller spydliknende former eller radialstrålende runde klumper. Et nokså utbredt mineral som finnes både på mineralganger og i sedimentære bergarter. Sjeldent i Norge, men fine krystaller er funnet ved Kongsberg og Arendal.

Magnetkis eller pyrrhotitt, ”brunkis”, har FeS som ideell formel, men strukturen følger ikke denne formelen helt, det mangler alltid litt jern, slik at man helst skriver Fe_1-xS. Et monoklint eller heksagonalt mineral, avhengig av sammensetningen, og med magnetiske egenskaper som også avhenger av sammensetningen. Metallisk utseende med bronsegul farge på friske bruddflater, som snart blir brune. Hardhet ca. 4. Finnes ofte i betydelige mengder sammen med kobber eller svovelkis i krystallinske skifre, f.eks. ved mange av de norske kobberforekomstene. Dessuten opptrer den i store forekomster bundet til bergarten noritt og omvandlede noritter, og følges da som regel av pentlanditt. Derfor har den betydning som nikkelmalm, og alle de betydelige nikkelforekomstene i Norge har magnetkis som hovedmineral. Ellers utnyttes magnetkis som svovelkis mest for svovelinnholdet.

Troilitt, FeS, er et mineral som forekommer i meteoritter og likner magnetkis, men er paramagnetisk.

Kobberkis eller chalkopyritt, CuFeS₂, er et tetragonalt, messinggult mineral, ofte anløpet og sprøtt, men ikke hardere enn at det lett kan risses med kniv (hardhet 4). Det har en grønnligsvart strek. Mineralet regnes som den viktigste av alle kobbermalmer og forekommer både i større og mindre leier, og som fint innsprengt i bergarter, ofte sammen med svovelkis.

Arsenkis, mispickel eller arsenopyritt, FeAsS, er det viktigste arsenmineralet idag, et rombisk, sølv- eller tinnhvitt mineral med blekt gulaktig skjær, tungt, sprøtt og hardt, hardhet 5,5-6, tetthet omtrent 6 g/cm³. Ofte overtrukket av et glassaktig eller hårete hvitt forvitringslag av arsenblende eller arsenolitt som kjemisk er arsenikk. Inneholder gjerne en del kobolt og nikkel, ettersom det er isomorft og fullstendig blandbart med glaukodot, CoAsS, og med løllingitt, FeAs₂, saffloritt, CoAs₂, og rammelsbergitt, NiAs₂, samt med markasitt, FeS₂. Koboltholdig arsenkis har vært drevet på Skuterud i Modum. Er ofte assosiert med gull, bl.a. i Bindal i Nordland. Skellefteåfeltet i Sverige er den største forekomsten i verden og inneholder mye gull.

Danaitt er en koboltholdig arsenkis, trolig (Fe,Co)AsS, som krystalliserer monoklint med psevdorombiske krystallformer. Funnet i Norge på Røros og i Sulitjelma.

Sinkblende eller sfaleritt, (Zn,Fe)S, krystalliserer kubisk og kan finnes i meget vakre krystaller. Utpreget spaltbarhet i 6 retninger (rombedodekaederets flater) og er sprø, men ikke hard, hardhet 3,5-4, tetthet ca. 4 g/cm³. Kan være fargeløs, men er mest farget, grønn, rød, gul, brun eller nesten svart. Meget sterk glans, en slags fettaktig diamantglans. Karakteristisk er at streken har en mørkebrun til gulaktig farge. Kan inneholde opptil 20 % jern. Et temmelig utbredt mineral, den viktigste sinkmalmen, som opptrer dels alene, dels sammen med andre malmmineraler, spesielt blyglans, men også kobberkis og svovelkis. Finnes bl.a. i Oslofeltets kontaktsoner, f.eks. Hakadal, Grua, Modum, Drammensdistriktet, også på kvartsganger, spesielt på Eiker. I det kaledonske fjellkjedestrøket finnes sinkblende som bestanddel av de store kisforekomstene og i mange mindre forekomster, gjerne sammen med blyglans, f.eks. ved Mo i Rana.

Bornitt eller broketkobber, blåkobber, Cu₅FeS₄, inneholder altså hele 63,3 % kobber. En frisk bruddflate av mineralet har en metallglinsende, kobberrød til brunlig farge, men i luft blir mineralet blålig. Krystalliserer kubisk, tetthet 5 g/cm³, hardhet 3. Opptrer ofte sammen med kobberglans og på samme måte. Vanlig på kobberleiene i Telemark.

Cuban eller cubanitt, CuFe₂S₃, rombisk, bronsegult mineral, nært beslektet med bornitt. Forekommer på Cuba og antas å være temmelig utbredt i de norske kobberførende kisforekomstene.

Falertsene tennantitt, (Cu,Fe)₁₂As₄S₁₃, og tetrahedritt, (Cu,Fe)₁₂Sb₄S₁₃, er kubiske, grå mineraler som forekommer sparsomt på Modum (tennantitt) og Kongsberg, Kviteseid i Telemark, Arendal og flere steder i Nordland (tetrahedritt). Vanligvis finner man ikke helt rene faser, men en blanding av arsen- og antimonfalertsene. De er viktige kobbermalmer ute i Europa.

Pentlanditt eller jernnikkelkis, (Fe,Ni)₉S₈, bronsefarget mineral med hardhet 3-4 og tetthet 4,6-5,0 g/cm³. Krystalliserer kubisk, men danner ikke velutviklede krystaller. Hovedmineral i mange nikkelforekomster, f.eks. Sudbury, Ontario i Canada. Finnes også på alle norske nikkelforekomster, f.eks. Erteli på Ringerike, Meikjær og Nystein i Bamble, Evje gruver, Feøy ved Haugesund, Hosanger ved Bergen. Inneholder rundt 22 % nikkel og er en viktig nikkelmalm. Ble påvist og beskrevet første gang i Norge av K.J.A.T. Scheerer i 1843, under navnet jernnikkelkis, fra Espedalen gamle nikkelgruve.

Tinnkis eller stannitt, Cu₂FeSnS₄, er et tetragonalt mineral som brukes noe til utvinning av tinn. Det finnes i ganske små mengder i enkelte norske kismalmer.

Violaritt, Ni₂FeS₄, er et rosafarget mineral som hører til linnéittgruppen. Påvist i norske nikkelmalmer, f.eks. i Evje, Iveland og Hosanger.

Gudmunditt, FeSbS, et monoklint mineral som er analogt med arsenkis og i Norge forekommer på Jakobsbakken i Sulitjelma.

Cylindritt, Pb₃FeSn₄Sb₂S₁₄, er et sjeldent, triklint mineral som opptrer på tinnforekomster og brukes noe til tinnutvinning.

Jamesonitt, Pb₄FeSb₆S₁₄, et monoklint, grått, metallisk mineral som ikke er uvanlig på hydrotermale kisforekomster. Meget sjeldent i Norge, Bindalen, Sulitjelma.

Germanitt, Cu₃(Ge,Fe)(S,As)₄, er et kubisk, mørkt rødliggrått mineral som er mest kjent fra Namibia i sørvest-Afrika.

Renieritt, Cu₃(Fe,Ge,Zn)(S,As)₄, er et tetragonalt mineral med psevdokubiske krystallformer som forekommer sammen med sink- og kobbermalmer i Katanga-provinsen i Zaire.

Løllingitt, FeAs₂, er et rombisk, hvitt til stålgrått mineral som finnes ved mange kisforekomster, bl.a. ved Sulitjelma, ofte i langstrakte krystaller.

Wolframitt, (Fe,Mn)WO₄, er et monoklint, meget tungt mineral som har vært drevet i Ørsdalen i Bjerkreim i Dalane. Mineralet er kjemisk en fast løsning av jern- og manganwolframat i hverandre. Rent jernwolframat heter ferberitt og rent manganwolframat hübneritt, men noenlunde rene faser påtreffes sjelden.

Ankeritt, Ca(Fe,Mg,Mn)(CO₃)₂, er trigonalt og gult til brunt i fargen, hardhet 3-4, glass- til perleglans, ofte gjennomskinnelig, har hvit strek og tetthet 3,0 g/cm³. Krystalleriserer i avrundede romboedre, men forekommer ofte i kompakte eller kornete masser. Finnes bl.a. i ankerittbåndet jernmalm i Håfjellsmulden i Nordland, Bleker gullgruve i Telemark og som bergartsdannende mineral i raudhaugitt i Fen, Telemark.

Sideritt eller jernspatt, FeCO₃, er et brunt til gulbrunt eller gråbrunt, trigonalt mineral med hardhet 4 og tetthet 3,8-4 g/cm³. Den gir hvit strek på prøveflater og opptrer som rombeliknende krystaller, korn, blærer eller masser i jernholdige sedimenter, som mineralkorn i leire eller i hydrotermalganger etter kontaktmetamorfose med vulkanske gasser hvor man ofte finner pene krystaller. Inneholder gjerne andre trigonale karbonater i fast løsning, spesielt av magnesium og mangan, sjeldnere kalsium, og inngår også selv i fast løsning i andre karbonatmineraler. Viktig jernmalm, men sjelden i Norge. Funnet i Brevik-Bambletraktene i Telemark.

Triplitt, (Mn,Fe,Mg,Ca)₂PO₄(F,OH), er et brunt til svart eller rødlig monoklint mineral med fett- til ravglans, tetthet 3,44-3,9 g/cm³ og hardhet 5 som er kjent fra en rekke fosforrike pegmatittganger, i Norge i Iveland.

Wagneritt eller kierulfin, (Mg,Fe)₂PO₄F, er et monoklint mineral med tetthet 3,07-3,14 g/cm³ og hardhet 5-5,5 som finnes i gulaktige, fettglinsende masser ved Havredal i Bamble. Werfin i Salzburg i Østerrike er en annen kjent forekomst.

Vivianitt, Fe₃(PO₄)₂.8H₂O, er et fargeløst, monoklint mineral, som etter noen timer i luft blir blått. Tetthet 2,6-2,7 g/cm³ og hardhet 1,5-2. Funnet som små knoller i leirlag i sør-Norge og som belegg på jern- og beinsaker som har ligget i jord. Jord-aktiv vivianitt kalles blåjord.

Strengitt, FePO₄_×.2H₂O, er et sprøtt, gjennomsiktig, fargeløst, blekfiolett, dypfiolett, rødt eller karminrødt rombisk mineral med hvit strek, glassglans og hardhet 3,5-4.

Halotrichitt, FeAl₂(SO₄)₄.22H₂O, er et fargeløst, hvitt, gråhvitt, gul eller grønt, gjennomsiktig til gjennomskinnelig monoklint forvitringsmineral som er bløtt som talk eller gips og danner skorpeaktige, fibrige masser. Navnet betyr 'hårsalt', kalles også Haarsalz på tysk, ved siden av Bergbutter, bergsmør.

Jarositt, KFe₃(SO₄)₂(OH)₆, er et gjennomsiktig, brunt, brungult, gult eller blekgult trigonalt forvitringsmineral som opptrer i tørre strøk som velformede fibrøse krystaller eller mikrokrystalline masser med hardhet 2,5-3,5, tetthet 2,9-3,3 g/cm³, gul strek og glassglans. Hører til alunittgruppen og har mange varianter, som natrojarositt, plumbojarositt, argentojarositt, ammoniojarositt, hydroniumjarositt m.m.

Krausitt, KFe(SO₄)₂.H₂O, monoklint, blekgrønt til gult, gjennomsiktig mineral som finnes på hydrotermale kontaktsoner.

Jernkisel er et navn som ofte er brukt om forskjellige røde og gule varianter av kvarts hvor fargen skyldes jernoksyder.

Biotitt, K(Mg,Fe)₃(Al,Fe)Si₃O₁₀(OH,F)₂, er et av de vanligste bergartsdannende mineralene, og det klart mest utbredte av glimmergruppen. I granitter kan biotitten utgjøre en stor del av massen og gi bergarten et karakteristisk mørkflekkete utseende. Det er den som tar seg av Fe/Mg- og vanninnholdet i magmaet. I eruptive bergarter stiger jerninnholdet i biotitten med økende kvartsinnhold. Mest vanlig i sure og middels basiske eruptiver og jernrike metamorfe bergarter som glimmerskifer, gneis, hornfels. Meget viktig kalium- og magnesiumkilde for plantene. Monokline krystaller som opptrer i sekskantede flak eller skjellmasser, bøyelige og elastiske flak. Fargen er lys gulbrun til brun, mørkegrønn og svart med økende jerninnhold. Hardhet 2,5, te+tthet 2,8-3,4 g/cm³ med økende jerninnhold, hvit til grå strek.

Flogopitt, KMg₃(Al,Fe)Si₃O₁₀(OH,F)₂, er en ren magnesiumvariant av biotitt som finnes i ultrabasiske bergarter og er lys, ofte brunlig i fargen. Flogopitt fra apatittforekomstene ved Ødegården i Bamble inneholder ca. 0,4 % vanadium.

Glaukonitt, (K,Na)(Al,Fe^III,Mg)₂(Al,Si)₄O₁₀(OH)₂, er et grønt glimmermineral som dannes i sedimenter på havbunnen, delvis i egne lag, delvis i sand (grønnsand) eller i glaukonittkalk.

Zinnwalditt, KLiFeAl(AlSi₃)O₁₀(F,OH)₂, er et annet, ikke uvanlig glimmermineral.

Illitt, (K,H₃O)(Al,Mg,Fe)₂(Al,Si)₄O₁₀[(OH)₂,H₂O], er et monoklint forvitringsprodukt av jernholdige glimmerarter som biotitt, vanlig i norske leirer.

Vermiculitt, (Mg,Fe,Al)₃(Al,Si)₄O₁₀(OH)₂.4H₂O, monoklint leirmineral som dannes ved forvitring av biotitt. Et mellomstadium er hydroglimmer. Ved oppvarming blader det seg opp, avgir vann og krummer seg som små ormer (latin vermiculus=liten orm). Sjeldent i Norge. Brukes som isolasjonsmateriale, tilsetning til lettbetong, m.m.

Kloritt, (Mg,Fe)₅Al(AlSi₃O₁₀)(OH)₈, er et monoklint, mørkegrønt mineral som finnes i eruptiver som et sent omdannelsesprodukt av biotitt og andre Fe/Mg-mineraler, er meget utbredt i svakt metamorfe bergarter som fyllitt, kleberstein, grønnskifer, grønnstein og klorittskifer, dannes ved hydrotermal aktivitet i basiske bergarter og forekommer i leirmineralfraksjonen i mange sedimenter og jordarter og er derfor viktig for jordbunnskjemien. Opptrer vanligvis i skjellete klumper eller finkornete jordaktige masser. Flakene er bøyelige, men ikke elastiske. Hardhet 2, tetthet 2,6-3,3 g/cm³ med økende jerninnhold, hvit, svakt grønnfarget strek, perlemorglans eller matt glans. En viktig magnesiumkilde for planter, og klorittrike bergarter gir god matjord ved forvitring. Kloritt har mange varianter med forskjellig sammensetning, f.eks. amesitt, (Mg₂Al)(AlSi)O₅(OH)₄, chamositt, (Fe^II,Mg,Fe^III)₅Al(Si₃Al)O₁₀(OH,O)₈, dafnitt, (Fe₆Al)(AlSi₃)O₁₀(OH)₈, klinoklor, (Mg,Fe)₅Al(Si₃Al)O₁₀(OH,O)₈, cookeitt, LiAl₄(AlSi₃)O₁₀(OH)₈, et hvitgult til rosa glimmerliknende mineral som i Norge er funnet på en pegmatittgang ved Holandsfjord i Nordland.

Kloritoid, (Fe,Mg,Mn)₂Al₄Si₂O₁₀(OH)₄, er et monoklint eller triklint klorittliknende mineral som finnes i noen lavmetamorfe skifere, kjent fra Stavangerfeltet i Norge.

Saponitt, (Ca,Na₂)(Mg,Fe)₁₈(Si,Al)₂₄O₆₀(OH)₁₂.24H₂O, er et monoklint leirmineral av montmorillonittgruppen.

Pyroksenmineralet augitt, (Ca,Na)(Mg,Fe,Al,Ti)(Si,Al)₂O₆, er et av de mest utbredte mineralene på Jorda, det vanligste mineralet i basiske eruptiver, spesielt basalt, gabbro, diabas og andesitt. Monokline, mørkegrønne til svarte, kortprismatiske krystaller, ofte med sekskantet tverrsnitt. Hardhet 6, tetthet 3,25-3,55 g/cm³ etter jerninnholdet, hvit til grå strek, glassglans. To gode spalteflater med 90 graders spaltevinkel.

Hypersthen, (Mg,Fe)SiO₃, er sammen med enstatitt, MgSiO₃, de vanlige rombiske pyroksenene, som er karakteristiske for basiske kalsiumfattige eruptiver som pyroksenitter, peridotitter, olivinstein, noritt og enkelte basalter og opptrer også i sterkt metamorfe bergarter, som granulittene og charnokittene i Jotunheimen. Blandbarheten er fullstendig fra rent Mg til 90 % Fe. Velutviklede krystaller er sjeldne, vanligvis uregelmessige korn eller grove masser. Fargen er blekgrønn for ren enstatitt, men blir brungrønn, mørkegrønn til svart med økende jerninnhold. Hardhet 6, tetthet 3,2-3,9 g/cm³ med økende jerninnhold, hvit til grå strek, glassglans. Spalter som alle pyroksener i to vinkelrette retninger. Bronzitt, bronsitt er en variant av hypersthen.

Hedenbergitt, CaFeSi₂O₆, er en monoklin, svart pyroksen med hardhet 6, tetthet 3,55 g/cm³, hvit til grå strek. Diopsid og hedenbergitt opptrer i kalsium-magnesiumrike metamorfe bergarter av middels til høy metamorfosegrad, f.eks. hornfels, kalksilikatgneiser, dolomittmarmor. Johannsenitt er en variant med manganinnhold.

Jadeitt, Na(Al,Fe)Si₂O₆, er en monoklin pyroksen med grønnlig, gjennomskinnelig farge som er forholdsvis hard. Forekommer i fast fjell flere steder i sentral- og øst-Asia i seige, tette, hornaktige masser med matt, voksliknende glans. Smykkesteinvarianter av jadeitt og nefritt kalles jade. En jadeitt-jadeforekomst er kjent fra Alpene. Jade var populært for våpenformål fra tidlig i steinalderen.

Ægirin, NaFeSi₂O₆, mørkegrønne, brungrønne eller nesten svarte, monokline prismatiske, ofte avlange krystaller eller uregelmessige korn som er utbredt i natriumrike eruptiver som nefelinsyenitter og enkelte syenitter og granitter. Ekeritt (eikeritt) er en ægirinførende granitt fra Oslofeltet. Hardhet 6, tetthet 3,5-3,6 g/cm³, grå strek, glassglans. Blandbar med augitt, og slike blandinger er utbredt i mange bergarter. Akmitt er en grønn variant av ægirin som ble oppdaget i Norge i 1821, ved Rundemyr på Eiker. Store, vakre krystaller er funnet i nefelinsyenittpegmatitt fra Langesundsfjorden.

Omfacitt, MgFeSi₂O₆, er en monoklin pyroksen som opptrer i den regionalmetamorfe bergarten eklogitt.

Babingtonitt, Ca₂(Fe^II,Mn)Fe^IIISi₅O₁₄(OH), et pyroksenliknende triklint mineral som er funnet på en skarnforekomst ved Arendal.

Hornblende, (Ca,Na)_2-3(Mg,Fe^II,Fe^III,Al)₅(Al,Si)₈O₂₂(OH)₂, er et av de viktigste bergartsdannende mineralene som er særlig vanlig i basiske metamorfe bergarter med middels høy metamorfosegrad som hornblendeskifer og amfibolitt. Finnes også i eruptive dypbergarter som dioritt og syenitt. Basalt kan inneholde titanrik hornblende. Krystalliserer monoklint i mørkegrønne, mørkebrune til svarte, langstrakte prismatiske krystaller, noen ganger med sekskantet tverrsnitt, oftest i uregelmessige korn og masser av kløvde krystaller. Hardhet 6, tetthet 3,0-3,4 g/cm³ etter jerninnholdet, hvit til grå strek, glassglans. Det er to gode spalteflater i 60 og 120 graders vinkel.

Aktinolitt, Ca₂(Mg,Fe)₅Si₈O₂₂(OH)₂, er en av de vanligste amfibolene. Den krystalliserer monoklint, oftest i bunter av lange, nesten nålformede krystaller som ofte er ordnet i en rosett, derav navnet som betyr strålestein. Vanlig i svakt og middels sterkt omdannede bergarter, spesielt dolomittmarmor. Hardhet 6, tetthet 2,98-3,85 g/cm³ etter jerninnholdet. Magnesiumrike varianter som kalles tremolitt er fargeløse til blekgrønne, mens de mer jernrike er rent grønne. Den har hvit strek og glassaktig glans. To gode spalteflater i 60 og 120 graders vinkel. Nefritt er en tyngre smykkesteinvariant.

Antofyllitt, (Mg,Fe)₇Si₈O₂₂(OH)₂, er en rombisk amfibol som finnes i lange prismatiske, krystaller som er stenglige og fibrige og kan variere fra hvite til grå til brune i fargen med økende jerninnhold. Opptrer i magnesiumrike bergarter som er middels sterkt metamorfoserte, bl.a. gneiser i Bamble-området. Hardhet 6, tetthet 2,9-3,3 g/cm³ etter jerninnholdet, hvit strek og glassglans. To gode spalteflater i 60 og 120 graders vinkel. Cummingtonitt er en monoklin, magnesiumrik variant som også opptrer i de samme bergartene. Gedritt er en variant hvor det også går inn aluminium i Mg,Fe-posisjonene og som er funnet på Snarum (snarumitt) og Nesodden ved Oslo og ved Kragerø.

Det finnes en rekke alkaliamfiboler som likner hornblende i egenskapene, men fargen er lyseblå til lavendelblå, mørkeblå og svart. De krystalliserer gjerne i langprismatiske og nålformede krystaller. De natriumrike eruptivene i Oslofeltet har flere typer alkaliamfiboler. De fleste inneholder mer eller mindre jern. Glaukofan, Na₂(Mg,Fe)₃Al₂Si₈O₂₂(OH)₂, er en blå, monoklin alkaliamfibol som er typisk for sterkt deformerte skifre som er omdannet ved lav temperatur og høyt trykk, bl.a. i Alpene og California. Barkevikitt, (Na,K)Ca₂(Fe,Mg,Ti)₅(Al,Si)₈O₂₂(OH)₂, også monoklin, ikke en av de vanligste. Oppdaget ved Barkevika ved Langesund i 1887. Den er vanligvis svart til litt blålig i fargen. Kan opptre i basalt i stedet for eller sammen med hornblende hvis magmaen er kaliumrik. Andre monokline alkaliamfiboler med jerninnhold er eckermannitt, Na₃(Mg,Li)₄(Al,Fe)Si₈O₂₂(OH,F)₂, riebeckitt, Na₂(Fe^II,Mg,Fe^III)₅Si₈O₂₂(OH)₂, og arfvedsonitt, Na_2-3(Fe,Mg,Al)₅Si₈O₂₂(OH,F)₂.

Eudialytt, Na₄(Ca,Ce,Fe)₂ZrSi₆O₁₇(OH,Cl)₂, er et trigonalt, rødt til brunt mineral som er bergartsdannende i nefelinsyenitt, f.eks. på Grønland, Kolahalvøya, Seiland i Finnmark. Hardhet ca. 5,5. En brun niobholdig variant som kalles eukolitt ble oppdaget i Barkevika i Langesundsfjorden.

Schorl, NaFe₃Al₆(BO₃)₃Si₆O₁₈(OH)₄, er en trigonal, svart turmalin som er blandbar i alle forhold med dravitt, som inneholder magnesium i stedet for jern.

Rhodonitt, (Mn,Fe,Ca,Mg)SiO₃, er et triklint, rosenrødt til brunrødt mineral med perlemorsglans som finnes på mangan- og jernforekomster. Sjeldent i Norge, men funnet på Klodeberg ved Arendal og Grua i Hadeland.

Astrofyllitt, (K,Na)₃(Fe,Mn)₇Ti₂Si₈O₂₄(O,OH)₇, opptrer i gyllenbrune blader som kan likne glimmer. Inneholder gjerne også litt zirkonium. Oppdaget i Langesund i 1854. Varianter som inneholder noe niob i Ti-posisjonene kalles kupletskitt.

Epidot, Ca₂(Al,Fe)₃Si₃O₁₂(OH), eller pistacitt, er som regel det viktigste kalsiumsilikatet i svakt og middels metamorfe bergarter som fyllitt, glimmerskifer, grønnskifer, grønnstein og har stor utbredelse. Forekommer også ved omdanning av marmor, basalt (hvor det dannes av plagioklas) og pegmatitter. Finnes som monokline, langprismatiske krystaller, men også nålformet, massiv eller som tette klumper av ytterst små fiberaktige krystaller. Hardhet 7, tetthet 3,3 til 3,6 med økende jerninnhold, hvit og gråhvit strek, glassglans. Et godt spalteplan langs lengdeaksen. Den karakteristiske epidotfargen er mosegrønn, men Al-rike varianter (ren Al-epidot heter klinozoisitt) er blekgrønne til grå og Fe-rike nesten svarte. Zoisitt er en rombisk variant av klinozoisitt. Thulitt er en smykkesteinsvariant av zoisitt som inneholder mangan og er lyserød, først beskrevet fra Sauland i Telemark i 1823. Store epidotkrystaller finnes i skarnforekomstene ved Arendal og i Oslofeltet (Modum).

Piemontitt, Ca₂(Al,Mn,Fe)₃Si₃O₁₂(OH), er en manganholdig, purpuraktig rød epidot som er funnet på Notodden og i Sauland i Telemark.

Allanitt, (Ce,Ca,Y)₂(Al,Fe)₄(SiO₄)₃(OH), er et svart, monoklint mineral i epidotgruppen som har et ganske høyt uraninnhold.

Ceritt, (Ce,Ca)₉(Mg,Fe)Si₇(O,OH,F)₂₈, er et trigonalt mineral, en viktig lantanidemalm som er utbredt bl.a. i Sverige og Kaukasus.

Almandin, Fe₃Al₂Si₃O₁₂, er den vanligste granaten i regionalmetamorfe bergarter som glimmerskifer, gneis og amfibolitter. Noe av jerninnholdet kan være erstattet med magnesium eller mangan. Krystalliserer kubisk, gjerne i karakteristiske former. Rombedodekaederet er så typisk for granatene at det også kalles granatoeder. Rød til rødbrun farge, glassaktig glans, svakt rødbrun strek, hardhet 7-7,5, tetthet 3,6 til 4,3 g/cm³. En smykkesteinskvalitet kalles topazolitt.

Andraditt, Ca₃Fe₂Si₃O₁₂, dannes ved kontaktmetamorfose av urein kalkstein, ofte forbundet med tilførsel av jernrike vannløsninger. Finnes i marmor og ofte sammen med jernmalm i kontaktforekomster. I stedet for jern kan det være blandet inn aluminium og noe titan, og fargen er gulgrønn, grønn, brungrønn til svart med stigende jerninnhold, streken hvit til blekgrønn. Ellers typiske granategenskaper som nevnt under almandin.

Almandin og andraditt er de viktigste jerngranatene, og de to vanligste granatene overhodet, men også andre granater inneholder jern, som vanadiumgranaten goldmanitt, Ca₃(V,Al,Fe)₂Si₃O₁₂, og titangranaten schorlomitt, Ca₃(Fe,Ti)₂(Si,Ti)₃O₁₂.

Olivin, (Mg,Fe)₂SiO₄, er et rombisk, olivengrønt eller brunt til svart mineral som krystalliserer i kortprismatiske rombiske krystaller, oftest i uregelmessige masser eller avrundede korn i eruptiver og er typisk for ultrabasiske bergarter som olivinstein (dunitt), som finnes og utvinnes i Almklovdalen på Sunnmøre, og peridotitt, og kan også opptre i gabbro og basalt. Finnes i mange meteoritter og er en utbredt bestanddel av bergartene på Månen. Det er full blandbarhet mellom jern- og magnesiumolivin. Kan ikke opptre sammen med kvarts, fordi de vil reagere og danne pyroksen: (Mg,Fe)₂SiO₄ + SiO₂ = 2(Mg,Fe)SiO₃. Olivin omdannes lett til serpentin eller talk ved innvirkning av vann og ved forvitring dannes vannholdige jernoksyder. Hardhet 7, tetthet 3,22 til 4,39 g/cm³ med økende jerninnhold, hvit eller grå strek, glassglans, en meget utydelig spalteretning. Olivin av smykkesteinskvalitet blir gjerne kalt peridot. Fayalitt, Fe₂SiO₄, er en ren jern-olivin som forekommer i nokså ren tilstand på øya Fayal i Azorene. Tetthet 4,0 til 4,2 g/cm³. Opptrer også i slagg fra jernutvinning. Den rene magnesiumolivinen er forsteritt, Mg₂SiO₄,. Tefroitt er en manganolivin og knebelitt er blanding av tefroitt og fayalitt.

Humitt, (Mg,Fe)₇(SiO₄)₃(F,OH)₂, er et rombisk, gult eller rødbrunt mineral med hardhet 6 som finnes i kontaktsoner flere steder.

Chondroditt, (Mg,Fe)₅(SiO₄)₂(OH,F)₂, er et monoklint mineral som er funnet i kalkstein ved Kristiansand og Arendal.

Gadolinitt, Be₂FeY₂Si₂O₁₀, er et monoklint, svart mineral som er et av de mer utbredte svarte mineralene på granittpegmatitt i Norge. Rike forekomster i Iveland og på Hidra, hvor det er funnet krystaller på mange kg. Det er mer gadolinitt i Norge enn noe annet sted i verden. Utenfor Skandinavia regnes det som et nokså sjeldent mineral.

Staurolitt, (Fe,Mg,Zn)₂Al₉Si₄O₂₃(OH), er et rombisk mineral som forekommer som mørkebrune prismatiske krystaller, ofte i korsformede tvillinger, i middels metamorfe aluminium- og jernrike skifre og gneiser i grunnfjell og fjellkjedestrøk, stundom sammen med disthen og almandin. Hardhet 7, tetthet 3,7-3,8 g/cm³, grå strek, glassglans. En utydelig spalteflate. Kvernstein fra Selbu er en biotittskifer med store krystaller av staurolitt og granat.

Homilitt, Ca₂(Fe,Mg)B₂Si₂O₁₀, et sjeldent mineral som krystalliserer monoklint og ble oppdaget i pegmatitt ved Langesundsfjorden 1876. En variant, cerhomilitt, med sjeldne jordmetaller, finnes samme sted.

I det sørlige stillehavet er det funnet atomer av den radioaktive jernisotopen ⁶⁰Fe. Denne har en halveringstid på bare 1500000 år, og må være dannet i en supernova for mindre enn 100 millioner år siden. Avstanden må sannsynligvis være minst 90 lysår, ellers ville supernovaen hatt for katastrofale følger for klimaet på Jorda, og det betyr at materialet har fløyet gjennom rommet med en hastighet på minst 0,3 km/s, men sannsynligvis mye mer.

Jernmalmer av forskjellig slag finnes overalt på Jorda. Myrmalm er utbredt i nordlige strøk, som Skandinavia, Canada og Sibir. I grunne sjøområder felles jernsedimenter ut som små kuler, oolitter, som det f.eks. finnes mye av i jura-sedimentene i Lorraine i Frankrike, i midt-Tyskland, Kertsj ved Svartehavet og i Skåne i Sverige. Oksydmalmer finnes i mange slags metamorfe bergarter etter omvandling av jernsedimenter. Hematitt finnes i store leier f.eks. ved Lake Superior i USA, i Spania, Tyskland, og Dunderlandsdalen i Norge. Magnetitt opptrer i store forekomster bl.a. i Norrland i Sverige (Kiruna, Luossavaara), og Sør-Varanger i Norge. Karbonatmalm er utbredt i Steiermark og Kärnten i Tyskland og i Spania. I Skottland og England er det utvunnet mye jern av leirjernstein, en urein jernspatt blandet med leire og kull. Kis er ikke så egnet som jernmalm fordi selv et lite innhold av svovel gir jernet dårlige egenskaper, men når man røster svovelkis for å lage svovelsyre brennes det meste av svovelet bort, og fra de oksydiske restene (avbrannen) kan det utvinnes jern. Sedimenter med 25-30 % jern finnes i enorme lag mange steder, f.eks. ved Lake Superior (taconitt), i Brasil (itabiritt) og Hammersley Range i Australia.

De største produsentene av jernmalm i dag er Kina, Brasil, Australia, Russland, India, USA, Ukraina, Canada, Sverige, Mauretania og Kazakhstan. Verdensproduksjonen år 2000 var 1,01 milliarder tonn brukbar malm. Men store mengder jern og stål produseres også av resirkulert skrap og av slagg fra smelteovner, og den totale produksjonen av jern og stål ligger på 1,4 milliarder tonn.

KJEMI
Jern hører til gruppe 8 (også kalt 8b eller VIIIB eller side-/bigruppe 8) i det periodiske systemet. Det omtales gjerne som medlem av ’jerngruppen’ som også omfatter naboene kobolt og nikkel i gruppe 9 og 10, som tidligere også hørte til i gruppe 8. I ren tilstand er det et sølvhvitt, forholdsvis bløtt og formbart metall.

Jern eksisterer i to forskjellige krystallformer, ferritt eller a-jern, en kubisk romsentrert modifikasjon som er stabil under 906 ºC og over 1401 ºC (d-ferritt), og har liten evne til å løse karbon, mens den kubisk flatesentrerte austenitten eller g-jernet, som er stabil mellom de to temperaturene, kan løse ganske mye, opptil 2,06 %. Austenitt er oppkalt etter Sir William Roberts-Austen. En ikke-ferromagnetisk heksagonal tettpakket jernfase (e-jern) er stabil ved et trykk på over 130 kbar. Amorft jernpulver kan lages ved å utsette en molekylær løsning av jernatomer for ultralyd. Ultralyden lager bobler i væsken som frigjør jernatomene og fryser dem før de rekker å krystallisere.

Ved tilsetning av karbon eller andre metaller kan stabilitetsområdene for de forskjellige fasene forandres i en bemerkelsesverdig grad. Vanligvis kan man regne at grunnstoffer som selv har en kubisk flatesentrert modifikasjon (Mn, Ni, Co) utvider austenittområdet, mens de som ikke har det (Si, V, Cr, Mo, W) utvider ferrittområdet. Varmebestandige kromstål med over 17 % Cr og visse typer elektroteknisk blikk med ca. 4 % silisium er ferrittiske helt opp til smeltepunktet, mens krom-nikkelstål er ute av stand til å danne ferritt med tilstrekkelig nikkelinnhold. Slike stålarter kan ikke herdes ved bråkjøling.

Når austenittjernet avkjøles til under stabilitetstemperaturen tar omdannelsen til ferritt og evt. perlitt noe tid. Ved raskere avkjøling dannes overgangsstrukturen bainitt, og ved enda raskere kjøling herdestrukturen martensitt. Hvis jernet inneholder legeringsgrunnstoffer med atomer som er større enn karbonatomer vil omvandlingene skje langsommere fordi de større atomene diffunderer langsommere mellom jernatomene. Da vil også austenitten bli lettere å underkjøle slik at kjøleprosessen ikke trenger å være så effektiv. Dette betyr at herdevirkningen kan nå inn til indre partier i tykke gjenstander som ikke ville bli gjennomherdet hvis de var av vanlig stål. I noen stålarter er austenitten så lett å underkjøle at det holder med luftkjøling.

Ferritt er lett kjennelig som lyse felter i en polert og etset overflate ved mikroskopi. Det er det vesentligste strukturelementet i ulegert stål, i visse typer støpejern og i adusergods. Siden ferritten løser lite karbon, opptrer karbonet som separate krystaller av jernkarbidet cementitt, Fe₃C, eller som perlitt, som består av tynne lameller av ferritt og cementitt.

Stålarter som er austenittisk ved romtemperatur er f.eks. rustfritt og syrefast kromnikkelstål (18 % krom, 8 % nikkel og små mengder andre grunnstoffer, såkalt 18-8-metall). Slikt stål mangler de ferromagnetiske egenskapene.

Bainitt er oppkalt etter den amerikanske metallurgen E.C. Bain. Den dannes ved omvandling av stål, vanligvis under ca. 500 ºC. Den likner herdestrukturen i martensitten, men er mindre hard og sprø og oppstår ved en annen mekanisme.

Perlitt er en krystallstruktur som opptrer i mange stålarter og i perlittisk støpejern. På en polert og etset flate ser den perlemorsaktig ut i mikroskopet ved moderat forstørrelse. Den dannes ved avkjøling av austenitt som inneholder karbon i løsning. Når austenitten går over til ferritt, som ikke kan løse så mye karbon, skiller karbonet seg ut i fine lameller av den kjemiske forbindelsen cementitt, Fe₃C, med ferritt imellom. Ved langsom avkjøling skjer omvandlingen ved en konstant temperatur (720 ºC for rene jern-karbonlegeringer), og perlitten holder 0,85 % karbon. Ved raskere avkjøling skjer omvandlingen ved lavere temperatur, og karboninnholdet blir lavere.

Martensitt (også hardenitt i eldre skrifter) er oppkalt etter den tyske ingeniøren Adolf Martens (1850-1914). Den oppstår ved bråkjøling av stål fra austenittområdet slik at det ikke rekker å danne noen ferrittstruktur. Under avkjølingen dannes martensitten så godt som momentant når man når en viss temperatur som er karakteristisk for stålsammensetningen, ofte ca. 200 ºC. Ved slik rask avkjøling rekker ikke karbonet å skille seg ut i perlitt eller egne cementittkrystaller, det beholder plassene sine i gitteret og deformerer det til en tetragonal romsentrert struktur. I denne strukturen er vinkelen mellom to av aksene i enhetscellen 90º, mens den tredje varierer fra 90º ved karbonfritt jern til ca. 70º ved omtrent 1,5 % karbon. På polert og etset flate ser krystallene gjerne nålformede ut, men tredimensjonalt sett er de egentlig plateformede.

Det er martensitten som gir herdet stål hardheten, som øker kraftig med økende karboninnhold. Hardheten skyldes at dislokasjonene i krystallgitteret hindres i å bevege seg når krystallstrukturen deformeres. Selv ikke en krystall er perfekt, dessverre. I krystallen legger atomene seg fint ordnet i lag på lag, men det hender her og der at det legger seg et nytt lag oppå et som ikke er ferdig formet. Slike avbrutte lag kalles dislokasjoner, og de øker bøybarheten av materialet ved at atomene i grensen for det avbrutte laget under trykk kan slå seg sammen med atomene i de manglende posisjonene i neste lag og danne et helt lag, mens det neste laget blir brutt. Mange bøybare materialer består av dynger av slike bruddstykker av lag som hopper over i hverandre i grenseskiktene når du bøyer dem. Men i jern med martensittstruktur tvinger karbonatomer som ligger mellom jernatomene dem bort fra en ideell struktur og blokkerer disse bevegelsene av dislokasjonene.

Ledeburitt er et eutektikum mellom austenitt og cementitt som dannes ved 4,3 % C med smeltepunkt 1130 ºC og opptrer f.eks. i råjern og hvitt støpejern. Under avkjølingen forandres austenittstrukturen, men ledeburitten beholder det karakteristiske utseendet og navnet brukes også om den avkjølte fasen.

Steaditt er oppkalt etter den engelske metallurgen J.E. Stead (1851-1923). Den opptrer i fosforholdig støpejern og råjern, et ternært eutektikum mellom jern, cementitt og jernfosfid, med ca. 2,4 % karbon og 6,9 % fosfor.

Sorbitt er brukt om perlitt med spesielt fine lameller, men også om en struktur som består av små kuler av cementitt i en matriks av fine sammenflettede krystaller av ferritt, og oppstår når et austenittisk stål ikke bråkjøles til lavere temperatur enn 550 ºC.

Troostitt er oppkalt etter den franske kjemikeren L.J. Troost (1825-1911). Begrepet har vært brukt om en perlittstruktur som opptrer i herdet stål og har svært fine lameller av ferritt og cementitt. Den etses raskt på polert flate og ser svært mørk ut i mikroskopet.

Widmanstättenstruktur er oppkalt etter A.B. von Widmanstätten, som først så denne strukturen i en jernmeteoritt. Den dannes under faseovergang når den nye fasen felles ut som plater på krystallplanene i den opprinnelige fasen, f.eks. stål-ferritt eller cementitt på oktaederplan i austenitten. Den er uønsket i tekniske legeringer på grunn av dårlig smidighet.

Men hva er osmonditt?

Ved temperaturer under 768 ºC er jernet ferromagnetisk. Tidligere brukte man betegnelsen b-jern om paramagnetisk ferritt mellom 768 og 906 ºC, men dette er ikke noen egen krystallfase. Rent jern er magnetisk bare i et ytre magnetfelt og mister magnetismen når feltet fjernes, men karbonholdig jern og særlig stål kan danne permanente magneter. Det samme gjelder flere legeringer, spesielt nikkel-aluminiumlegeringene.

Magnetisme er evnen til å tiltrekke seg andre gjenstander, spesielt hvis de er av jern, og til å innrette seg langs feltlinjene i et magnetfelt. Gjenstander som har denne evnen kalles magneter. De har vanligvis poler hvor den magnetiske kraften virker sterkest, og som kalles nord- og sørpoler etter analogi med jordmagnetismen. Alle magneter har også et eget magnetfelt. Substanser som lar seg påvirke av magneter kalles magnetiserbare. De blir selv til magneter og får sitt eget magnetfelt når de står under innflytelse av en ytre magnet. Hvis en magnet deles i to, blir den to magneter, begge med hver sin nord- og sørpol. Like poler frastøter hverandre, mens ulike tiltrekker hverandre. I et kompass er det derfor sørpolen på nåla som peker nordover. Kreftene mellom magnetpoler er omvendt proporsjonale med kvadratet av avstanden, liksom elektriske krefter og gravitasjonskrefter.

Magnetisme skyldes bevegelsen av elektronene i det magnetiske materialet. Denne bevegelsen består både av rotasjonen av elektronene rundt kjernen og av elektronenes spinn rundt sin egen akse. Rundt de forskjellige atomene grupperer elektronene seg gjerne to og to, hvor den elektriske ladningen til elektronet roterer i motsatt retning slik at de magnetiske effektene opphever hverandre. Men noen atomer har odde antall elektroner og i slike som har et omtrent halvfylt p?, d- eller f-skall, f.eks. oksygen, jern og gadolinium, fordeler elektronene i det halvfylte skallet seg enkeltvis, med samme spinn, slik at de magnetiske egenskapene ikke oppheves, men forsterker seg. Først når skallet er helt fylt, som hos edelgassene, er alle elektronene gruppert i par og de magnetiske egenskapene borte. Også atomkjerner roterer og kjernepartikler har også spinn, slik at kjerner med odde antall protoner og/eller nøytroner kan ha magnetiske egenskaper som kan påvises og utnyttes ved kjernemagnetisk resonans (NMR).

Styrken av et magnetfelt kvantifiseres med den magnetiske induksjonen eller flukstettheten B, som er proporsjonal med den kraften som virker på en strømførende leder eller en ladning i bevegelse i feltet. I tomt rom er B = m₀H, hvor m₀ er en naturkonstant, permeabiliteten for tomt rom. H er den magnetiske feltstyrken, et uttrykk for den magnetiske virkningen av alle strømmer og alle magneter i omgivelsene. Inne i et stoff stammer den magnetiske induksjonen delvis fra den magnetiske feltstyrken fra ladninger og magneter i omgivelsene og delvis fra elektronbevegelsen i stoffet. Her gjelder B = m₀(H+M), hvor M kalles magnetiseringen, som skyldes bidrag fra disse elektronbevegelsene. Et stoff magnetiseres oftest fordi elektronene påvirkes av ytre magnetfelt, og da er M = kH og B = m₀H(1+k) = mH, hvor k er dette stoffets magnetiske susceptibilitet eller magnetiserbarhet, og m kalles permeabiliteten for dette stoffet. Den relative permeabiliteten m_r er lik m/m₀, og identisk med 1 + k. Magnetiserbarheten og permeabiliteten er særegne for de forskjellige stoffene, men kan variere med fysiske parametre, for eksempel temperaturen.

I noen stoffer er m mindre enn m₀, og altså k negativ. Magnetiseringen er da slik at den svekker det ytre magnetfeltet. Slike stoffer kalles diamagnetiske. De vil alltid frastøtes av en magnetpol, og en stav av stoffet vil kunne innstille seg på tvers av feltlinjene. Diamagnetiske stoffer har for det meste fullt besatte elektronpar som opphever de magnetiske kreftene til hverandre. Ytre magnetfelt påvirker rotasjonen av elektronene, de induserer tilleggsstrømmer som virker imot det induserte feltet i samsvar med Lenz' lov, som sier at en elektrisk strøm som induseres i en leder alltid har en slik retning at den motvirker årsaken til induksjonen. (Dette er også en følge av Le Chateliers prinsipp, som går ut på at et system i fysisk eller kjemisk likevekt som utsettes for en ytre påvirkning alltid vil forskyve seg slik at påvirkningen motvirkes eller oppheves.) Diamagnetismen varierer ikke med temperaturen.

I de fleste stoffer er m større enn m₀, slik at k er positiv. Magnetiseringen av stoffet vil da forsterke det ytre magnetfeltet, stoffet tiltrekkes av magnetpoler og stiller seg parallelt med feltlinjene. Slike stoffer kalles paramagnetiske. Også her påvirkes elektronrotasjonen slik at det ytre magnetfeltet motvirkes, men det har vanligvis sterkere virkning at stoffet også har uparede elektroner som beveger seg enkeltvis og kan påvirkes til å spinne parallelt med et ytre magnetfelt slik at magnetfeltet forsterkes. Magnetiseringen synker med økende temperatur fordi varmen gjør atomene mer urolige og forstyrrer innrettingen av elektronene, men den øker jevnt med økende ytre magnetfelt.

Ferromagnetisme er en type magnetisme som opptrer hos noen grunnstoffer, jern, kobolt, nikkel og gadolinium, samt noen legeringer og visse oksydforbindelser, ferritter, metallforbindelser som inneholder jern(III)oksyd, også kalt ferrioksyd. I disse materialene er det så mange uparede elektroner at de forsterker hverandre innbyrdes. Vanligvis er alle de uparede elektronene i små områder (fra noen få nm til 0,1 mm), som kalles domener, magnetisert i en retning, men domenene kan være orientert tilfeldig slik at gjenstanden som helhet ikke viser magnetisme. Ved magnetisering med et ytre felt ommagnetiseres domenene ett for ett slik at de innretter seg etter det ytre feltet og virker sammen. Når alle domenene er innrettet sies stoffet å være magnetisk mettet. Når det ytre feltet opphører kan domenene enten i stoffer som kalles magnetisk harde fortsette å innrette seg i samme retning slik at man får en permanent magnet, eller i såkalte magnetisk bløte stoffer ordnes tilfeldig igjen, av varmebevegelser, spenninger i stoffet e.l. slik at magnetiseringen opphører. Ofte forsvinner bare en del av magnetiseringen. Den delen som blir igjen kalles da remanent magnetisme. Den kan fjernes med et felt i motsatt retning med en viss, karakteristisk feltstyrke som kalles koersivkraften, eller ved å riste, slå på eller varme opp magneten. De ferromagnetiske egenskapene opphører hvis stoffet oppvarmes til en karakteristisk temperatur som kalles curie-temperaturen, som nevnt 768 ºC for rent jern og vanligvis mellom 700 og 800 ºC for forskjellige jernlegeringer. Over curie-temperaturen er stoffet paramagnetisk. Den relative permeabiliteten er ca. 400 for støpejern, 5000 i smijern, og opptil 100000 i spesielle legeringer som permalloy (79 % nikkel og 21 % jern).

Ferrimagnetisme er en type magnetisme som oppstår i noen forbindelser av overgangsmetaller, f.eks. magnetitt og magnetkis. Ferrimagnetiske stoffer har gjerne et gjennomgående krystallgitter hvor to forskjellige ioner magnetiseres i hver sin retning slik at det ytre magnetfeltet er differansen mellom innvirkningen fra de forskjellige ionene. Derfor kan slike magneter ikke være så sterke som de ferromagnetiske. De har heller ikke separate domener, slik at hele den ferrimagnetiske gjenstanden alltid er magnetisert i samme retning. Ved ommagnetisering skifter retningen brått, i motsetning til ferromagnetiske stoffer, som bare langsomt når et metningspunkt. På grunn av denne effekten ble ferrittkjerner brukt som hukommelse tidlig i digitalteknikken.

Antiferromagnetisme opptrer i noen stoffer, f.eks. mangansulfid, jern(II)oksyd og krom(III)oksyd, hvor to understrukturer i krystallgitteret magnetiseres i hver sin retning og i like høy grad slik at de opphever hverandre fullstendig og stoffet som helhet ikke kan gjøres magnetisk i det hele tatt. Over curie-temperaturen vil det imidlertid være sterkt paramagnetisk.

Rent jern anløper ikke i tørr luft eller i vann som ikke inneholder luft eller karbondioksyd. Det overtrekkes av en sammenhengende oksydfilm som beskytter mot videre oksydasjon. Konsentrerte oksyderende syrer som svovelsyre og salpetersyre har også liten virkning av samme grunn, men denne passiviseringen kan oppheves ved å innføre reduksjonsmidler eller ved å skrape eller slå på jernet eller ved magnetisk påvirkning. I fuktig luft og i karbondioksydholdig vann dannes rust, hydratisert jern(III)oksyd med varierende mengder vann. Rusten danner ikke noe sammenhengende lag, den skaller av og blottlegger nye friske jernflater for angrep. Finfordelt jernpulver er pyrofort, det oksyderes alt ved romtemperatur av luftoksygenet ved sterk varmeutvikling og lysfenomen. I ikkeoksyderende syrer som saltsyre og fortynnet svovelsyre løser jern seg under frigjøring av hydrogen, og ved oppvarming reagerer jern med de fleste ikke-metaller.

Både to- og treverdige forbindelser er vanlige. Det finnes også 4- og 6-verdige, men de er sjeldne og ustabile. Femverdig jern kan være påvist i visse blandingsoksyder. De to- og treverdige forbindelsene kalles også henholdsvis jern(II)- og jern(III)-forbindelser, eller i eldre språkbruk ferro- og ferriforbindelser. Det finnes mange ioniske jern(II)-salter, mange med god løselighet i vann. Jern(III)-saltene er mindre utpreget ioniske og ofte uløselige i vann. I luft er det jern(III)-forbindelsene som er de mest stabile. Både to- og treverdig jern foretrekker å danne 6-koordinerte ioner i oktaederkonformasjon, d.v.s. dobbel pyramideform med 4 ligander i et kvadrat med jernatomet i sentrum og de 2 andre i hver av pyramidespissene. Slike strukturer danner også gjerne grunnformen i krystaller.

Toverdige jernforbindelser inneholder som oftest ionet Fe²⁺. De har et lavt kovalent innslag og forbindelsene likner mye på de tilsvarende magnesium- og manganforbindelsene, som de ofte forekommer sammen med i naturen, og de har også mye til felles med kobolt- og nikkelforbindelsene. For eksempel er klorid, sulfat og nitrat lettløselige i vann, mens fluorid, karbonat og fosfat er tungtløselige i vann. Det hydratiserte Fe²⁺-ionet gir en lys blågrønn farge til vannløsninger og hydratiserte saltkrystaller. Andre farger som ikke skyldes andre fargede ioner tyder på kovalente bindinger mellom jernet og andre bestanddeler. Jern(II)-forbindelser oksyderes lett av luft, og brukes også som et mildt reduksjonsmiddel. I vann oksyderes de lettere jo mer basisk løsningen er. Oksydasjonen skjer lett også i nøytralt vann, men i sur løsning er Fe(II) ganske stabilt mot oksydasjon.

Treverdige jernforbindelser er mye mer kovalente enn de toverdige og likner de tilsvarende aluminium- og kromforbindelsene. Det hydratiserte ionet Fe(H₂O)₆³⁺ er blekt purpurfarget, men danner lett fargede komplekser med overskudd av anioner også hvis anionene ikke er farget selv, f.eks. det gule kloridkomplekset. Ionet er stabilt bare i sterkt sur løsning, ved pH < 1, ellers vil det lett hydrolysere på grunn av den store ladningstettheten og danne gule til rødbrune hydroksokomplekser som Fe(H₂O)₅OH²⁺, Fe₂O(H₂O)₁₀⁴⁺, Fe(H₂O)₄(OH)₂⁺ og ved høyt jerninnhold Fe₂(H₂O)₈(OH)₂⁴⁺. Fargen forsvinner ved tilsetning av syre, men hvis man bruker saltsyre vil det i stedet dannes gule kloridkomplekser som f.eks. Fe(H₂O)₅Cl²⁺. Ved pH > 2 dannes det enda mer sammensatte komplekser og kolloidale geler som etter hvert fører til felling av rødbrunt vannholdig oksyd.

Fireverdig jern opptrer underveis i mange naturlige oksydasjonsprosesser, f.eks. i enzymet peroksydase. Forskjellige kationkomplekser av fireverdig jern kan lages ved kjemisk eller elektrokjemisk oksydasjon, f.eks. [((CH₃)₂NCSS)₃Fe]⁺ og [Fe(C₈H₆N₂)₃]⁴⁺ (tris-bipyrimidinjern). Mineralet safir sies å være farget blått av fireverdig jern.

Jern er en fabelaktig kompleksdanner. Det kan binde alle slags anioner og mange nøytrale molekyler. Den foretrukne konfigurasjonen er den oktaedriske dobbeltpyramideformen, men andre varianter forekommer også, som tetraederformen i tetrakloroferrat(III)-ionet og andre komplekser med store anioner.

Jern kan løse mye hydrogen, spesielt under trykk, og det kan dannes flere støkiometriske hydridfaser. Det er påvist at jern utvider seg med over 17 % ved 35000 atmosfærers trykk i flytende hydrogen fordi hydrogenatomer går seg inn i krystallstrukturen. Jordas kjerne inneholder sannsynligvis rundt 10 % hydrogen som er bundet til jern på denne måten.

Jernborid, FeB, fås som grå krystaller som er uløselige i vann ved sammensmelting av bestanddelene.

Cementitt, Fe₃C, dannes som en krystallinsk blandingsfase i mange jernlegeringer som inneholder karbon. Den er ikke en stabil fase ved normale forhold og vil nedbrytes til en blanding av grafitt og jern, men denne nedbrytningen skjer umerkelig langsomt ved romtemperatur.

Fe²⁺-ioner binder seg meget sterkt til de delokaliserte p-bindingene i syklopentadienidionet C₅H₅^? til et uhyre stabilt kompleks Fe(C₅H₅)₂, som kalles ferrocen, hvor jernatomet ligger mellom de to syklopentadienringene som fyllet i en hamburger. Pentametylsyklopentadienidioner kan stabilisere jern(IV), liksom andre velvoksne organiske molekyler.

Av finfordelt jern i atmosfære av karbonmonoksyd kan det dannes et flyktig pentakarbonyljern, Fe(CO)₅, ved forsiktig oppvarming og trykkøkning. Det er en væske ved romtemperatur, smelter ved -21 ºC og koker ved 102,8 ºC. Ved oppvarming til 200 ºC spaltes forbindelsen i jern og karbonmonoksyd igjen. Det kan også dannes et tetrakarbonyl, Fe(CO)₄, i form av mørkegrønne, glinsende krystaller som dekomponerer ved 140-150 ºC, og et enneakarbonyl, Fe₂(CO)₉, heksagonale, gule, metallglinsende krystaller som dekomponerer ved 80 ºC. Les mer om karbonylforbindelser under karbon.

Ved tilsetning av alkalicyanider til en jern(II)-løsning fås et rødbrunt bunnfall av jern(II)cyanid, Fe(CN)₂, som løser seg i overskudd av cyanid til heksacyanoferrat(II), [Fe(CN)₆]^2?. Cyanidionene er sterkt bundet til jernatomet, og ionet er ikke giftig. Alle disse cyanidionene rundt jernatomet virker frastøtende på to av de 5 3d-orbitalene, slik at de får høyere energi, og de 6 elektronene jernatomene har i disse orbitalene samler seg derfor parvis i de 3 andre 3d-orbitalene. Dermed forsvinner de magnetiske egenskapene til jernatomet og ionet er diamagnetisk. Heksacyanoferrater(II) av alkalimetaller og av de lettere jordalkalimetallene (Be til Sr) er vannløselige, de andre ikke. Heksacyanoferrater(II) kan løses i flussyre uten å dekomponere. I løsningen finnes protonerte kationer [Fe(CNH)₆]²⁺.

Ved tilsetning av konsentrert saltsyre til en heksacyanoferrat(II)-løsning fås et hvitt bunnfall av heksacyanojern(II)syre, H₄[Fe(CN)₆], som raskt blåfarges i luft på grunn av oksydasjon. Den reagerer som en sterk syre ved oppløsning i vann.

Tidligere ble gult blodlutsalt eller kaliumheksecyanoferrat(II), K₄[Fe(CN)₆], også kjent som kaliumferrocyanid og ferrocyankalium, laget ved å gløde inntørket blod og lute ut asken med pottaske. I laboratoriet kan det lages ved å sette et overskudd av kaliumcyanid til en løsning av jern(II)sulfat: FeSO₄ + 6KCN = K₄[Fe(CN)₆] + K₂SO₄. Det danner vakre gule krystaller som holder seg godt i luft og løses lett i vann.

Ved reaksjon mellom gult blodlutsalt og forskjellige jernforbindelser kan man lage forskjellige kjente blåfarger. Berlinerblått, Fe^III₄[Fe^II(CN)₆]₃, felles ut ved å tilsette en løsning av gult blodlutsalt til en løsning av et treverdig jernsalt eller ved å tilsette en løsning av rødt blodlutsalt til en løsning av et toverdig jernsalt. Turnbulls blått, Fe^II₂[Fe^II(CN)₆], felles ved tilsetning av gult blodlutsalt til en løsning av et toverdig jernsalt. Ved tilsetning av et underskudd av et treverdig jernsalt til en løsning av gult blodlutsalt fås et vannløselig berlinerblått, KFe^III[Fe^II(CN)₆]. Reduksjon av berlinerblått gir Everitts salt, K₂[Fe^IIFe^II(CN)₆]. Blåfargen er svært intens og kan brukes til påvisning av ganske små jernmengder. Årsaken til fargen er trolig at jernioner i forskjellige gitterposisjoner stadig bytter elektroner. Berlinergrønt er jern(III)heksacyanoferrat(III), Fe^III[Fe^III(CN)₆].

Rødt blodlutsalt er kaliumheksacyanoferrat(III), K₃[Fe(CN)₆], også kalt kaliumferricyanid og ferricyankalium. Det kan lages ved å lede klorgass inn i en løsning av gult blodlutsalt, og danner vakre, mørkerøde krystaller som løser seg i vann. Heksacyanoferrater(III) er mindre stabile enn heksacyanoferrater(II) og derfor noe giftige. Heksacyanoferrat(III)-ioner er svakt paramagnetiske av samme grunn som heksacyanoferrat(II)-ionene er diamagnetiske. Her er ett av de 6 3d-elektronene ionisert, slik at det er ett uparet elektron i 3d-orbitalene.

Med rodanidioner (også kalt tiocyanat, SCN^?), danner jern(III) sterkt rødfargede komplekser som Fe(SCN)₂⁺, Fe(SCN)₃ og Fe(SCN)₄^?. De to siste er løselige i eter og kan brukes ved ekstraksjon. Fargen er enda mer intens enn blåfargen i berlinerblått og kan brukes til påvisning av jern i vann ned til en konsentrasjon på 0,6 mg/l. Den kan fjernes ved tilsetning av fluorid, siden fluoridkomplekser er mer stabile enn rodanidkompleksene.

Jernsilicid, FeSi, er gulgrått, krystaller i oktaedre og er uløselig i vann. Det er svært motstandsdyktig overfor syrer og løses heller ikke i kongevann.

Et jernnitrid, Fe₂N, dannes på stålets overflate ved nitrerherding og er årsaken til den hardheten som oppstår. Det er grått og uløselig i vann. Det kan også være blandt med et annet jernnitrid, Fe₄N, som finnes i naturen som det sjeldne mineralet roalditt. Et tredje, Fe₁₆N₂, kan magnetiseres sterkere enn noe annet materiale. Det er målt en magnetisering på 2,8 tesla, sammenliknet med 2,15 som kan oppnås for jern, 1,76 for kobolt og 0,61 for nikkel.

I flytende ammoniakk eller ammoniakkmettet vann erstattes hydratvannet i hydratiserte Fe²⁺-ioner med ammoniakk, slik at det dannes ammoniakatiserte ioner: Fe(NH₃)₆²⁺. Ved lavere ammoniakkonsentrasjon erstattes ammoniakatammoniakken gradvis med hydratvann igjen. Chelatdannende aminer har en liknende evne til å erstatte hydratvannet og danne chelater som er mer stabile enn ammoniakatene i vann, f.eks. etylendiamin, som med Fe²⁺ danner de tre chelatene [Fe(H₂NCH:CHNH₂)(H₂O)₄]²⁺, [Fe(H₂NCH:CHNH₂)₂(H₂O)₂]²⁺ og [Fe(H₂NCH:CHNH₂)₃]²⁺.

Treverdig jern har liten affinitet til aminer og ammoniakk. Ved tilsetning av ammoniakk til en vannløsning felles bare vannholdig oksyd. Det kan dannes komplekser med chelatdannende aminer som EDTA, og ligander som danner sterke nok ligandfelter til at det oppstår spinnparing, f.eks. 2,2-dipyridin og 1,10-fenantrolin, kan danne ganske stabile komplekser som kan krystalliseres ut med store anioner.

Salpetersyre kan påvises ved å helle et skikt med jern(II)sulfatløsning over en sur prøveløsning. Salpetersyren reduseres til nitrogenmonoksyd av jernionene og nitrogenmonoksydet danner et brunfarget nitrosylkompleks med de resterende jern(II)-ionene, Fe(NO)²⁺, eller rettere [FeNO(H₂O)₅]²⁺, som er lett synlig i grenseskiktet. Ved pH 4 eller høyere kan jernet binde to nitrosylligander. Samme reaksjon fås med nitrater. Med nitritt eller salpetersyrling fås en liknende reaksjon ved pH 5 hvor nitrittionet reduseres til nitrogenmonoksyd og lystgass. Disse reaksjonene utnyttes trolig av mikroorganismer som reduserer nitrat og nitritt i jordsmonnet.

I mononitrosopentacyanoferrat(II)-ionet [Fe(CN)₅(NO)]^2? er nitrosylmolekylet ionisert til NO⁺. Ved reaksjon med hydroksyd fås [Fe(CN)₅NO₂]^2?.

En interessant klasse nitrosylforbindelser er Roussins ester og salt, se nedenfor.

Porfyriner er sykliske aminer med sure hydrogener som kan binde metallatomer. Hydrogenene er sure fordi strukturen kan resonansstabiliseres uten dem, derfor avgis de lett. (Se karbon og søk på resonans for mer om dette.) I porfyrinringen er metallatomet bundet til 4 nitrogener i et plan, og 6-koordinerte metaller som jern har derfor 2 ledige posisjoner som kan brukes til diverse funksjoner. I naturen brukes jernporfyriner til å binde oksygen, mens andre porfyriner med metaller som kobber, kobolt og magnesium har diverse funksjoner. Kunstige porfyrinkomplekser kan lages ved reaksjon mellom et naturlig eller syntetisk porfyrin og et metallsalt i et felles løsningsmiddel, som dimetylformamid.

Det finnes forskjellige jernfosfider, FeP, Fe₂P og Fe₃P. De to sistnevnte er grå og uløselige i vann.

Toverdige jernhalogenider, hydrider, metanider o.l. kan danne komplekser med to molekyler av difosfiner som 1,2-bis(difenylfosfino)etan, (C₆H₅)₂PCH₂CH₂P(C₆H₅)₂, hvor fosforatomene opptar de 4 ledige koordinasjonsposisjonene i oktaederkonfigurasjonen. Slike komplekser kan også oksyderes til forholdsvis stabile jern(IV)-forbindelser.

Jernarsenid, jernmonoarsenid, FeAs, er hvitt og tungt løselig i vann. Jerndiarsenid, FeAs₂, er sølvgrått, metallisk og uløselig i vann.

I kompakt form i tørr luft oksyderes ikke rent jern før ved 200 ºC. Det viser seg anløpingsfarger på overflaten som stammer fra interferensfenomener i et tynt oksydlag. Ved å gløde jern(II)oksalat uten lufttilgang fås jern(II)oksyd, FeO, som et svart, pyrofort pulver. Sammensetningen av produktet er ikke helt støkiometrisk, den inneholder alltid litt mer oksygen, slik at sammensetningen blir nærmere Fe_0,90?0,95O. Et krystallinsk produkt med steinsaltstruktur kan fås ved å varme opp til høy temperatur og så bråkjøle. Ved langsom avkjøling disproporsjonerer oksydet til fritt jern og jern(II,III)oksyd, Fe₃O₄. Også denne metoden gir et ikkestøkiometrisk FeO. Tilnærmet støkiometrisk FeO kan fås ved oppvarming til 1050 ºC ved 50000 atmosfærers trykk. Det er ca. 0,4 % lettere enn det ikkestøkiometriske produktet. Ved å smelte sammen FeO og natriumoksyd dannes et ferrat(II) eller hypoferritt med formel Na₄FeO₃, et ekte salt som inneholder et plant FeO₃^4?-ion.

Jern(II,III)oksyd, Fe₃O₄, dannes som et glødeskall når jern glødes i luft og er også produktet ved forbrenning av jern i luft. Det kan også lages ved å føre vanndamp over jern ved ca. 600 ºC, ved oppvarming av jern(III)oksyd til over 1100 ºC, eller ved å oksydere jern(II)-løsninger med en basisk salpeterløsning i nærvær av fosfitt. Strukturen er en kubisk tettpakning av oksydioner med jern(II)-ioner i oktaederrom og halvparten av jern(III)-ionene i tetraederrommene og resten i oktaederrom, i en såkalt omvendt spinellstruktur. Det er det mest stabile av jernoksydene, et svart, metallglinsende stoff med sterk ferrimagnetisme og halvlederegenskaper. Den leder strøm omtrent 1 million ganger så godt som rent jern(III)oksyd, og ledningsevnen skyldes sannsynligvis raske valenssvingninger i de forskjellige jernposisjonene. Når jern bearbeides i varmen, f.eks. i smia, dannes jernpartikler som oksyderes til jern(II,III)oksyd og kalles "hammerslag".

Ved gløding av jern(III)hydroksyd eller jern(III)-salter av flyktige syrer fås en mattrød til lysende rød masse av a-modifikasjonen av jern(III)oksyd, Fe₂O₃, som har den samme trigonale strukturen som aluminiumoksyd, en heksagonal tettpakning av oksygenatomer med jernatomer i oktaederrommene og finnes i naturen som hematitt. Denne strukturen dannes også ved røsting av sulfidmineraler, f.eks. svovelkis, 4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂. Egenskapene varierer mye med fremstillingsmåten og utgangsmaterialet. Hvis det lages ved gløding av jernoksalat fås et brunt til purpurfarget pulver med ganske velbygde krystaller, men hvis det lages av sulfat blir resultatet er vakkert rødt pulver med en mye mer uordnet krystallstruktur. Dette røde oksydet er også mye mer reaktivt enn oksalatoksydet, men hvis glødingen skjer ved over 700 ºC blir fargen mørkere, strukturen mer velordnet og reaktiviteten mindre. Sterkt glødet jern(III)oksyd er uløselig i syrer. Ved svak gløding i luft oksyderes finfordelt jern(II,III)oksyd til en rødbrun, metastabil modifikasjon av jern(III)oksyd, g-Fe₂O₃, som beholder de magnetiske egenskapene og spinellstrukturen til magnetitten, en kubisk tettpakning av O-atomer med jernionene fordelt tilfeldig mellom oktaeder- og tetraederrommene. Dette oksydet har lenge vært mye brukt i magnetiske lagringsmedia. Det finnes i naturen som mineralet maghemitt. Det finnes også en sjelden form som benevnes b-Fe₂O₃.

Betegnelsen ferritt brukes om blandingsoksyder med jern(III)-ioner i oktaederhull i strukturen som har viktige magnetiske egenskaper. Ofte brukes ekte spinellstrukturer, MFe₂O₄, hvor M er et toverdig ion, men andre kombinasjoner som BaFe₁₂O₁₉ og Ba₂Mn^II₂Fe₁₂O₂₂ kan ha vel så nyttige magnetiske egenskaper. De kan f.eks. lages ved å smelte jern(III)oksyd med karbonater av de andre ionene.

Ved høyt oksygentrykk kan det dannes en slags "ferritter" med jern i anionliknende posisjoner, eller ferrat(IV), som de heller bør kalles, som for eksempel i SrFeO₃, eller Ba₂FeO₄, som kan fås ved å varme opp bariumheksahydroksoferrat(III) med bariumhydroksyd og oksygen til 800-900 ºC. Men krystallisert inneholder de ikke virkelige "ferritt"-anioner, den førstnevnte har en perovskittstruktur og den andre en spinellstruktur, begge oksygennettverk med metall i mellomrommene.

Fentons reagens lages ved å blande Fe²⁺, hydrogenperoksyd og peroksydisulfationer (S₂O₈^2?). Den virker oksyderende mest fordi den inneholder HO- og SO₄^?-radikaler, men fireverdig jern kan også være til stede i løsningen. Den brukes noe som initiator ved polymeriseringer.

Det kan dannes et rødfiolett oksoferrat(VI)-ion, FeO₄^2?, ved oksydsjon av jernpulver i kaliumnitratsmelte og oppløsning i vann, ved oksydasjon av jern(III)oksydhydroksyd i konsentrert alkalihydroksydløsning med klor eller brom, eller ved oksydasjon av jern(III)nitrat med hypokloritt i sterk alkaliløsning, men det er svært ustabilt og virker sterkt oksyderende i motsetning til de tilsvarende ruthenium- og osmiumforbindelsene. Med bariumioner i løsningen felles mørkerødt bariumferrat, BaFeO₄, som er forholdsvis stabilt. Det blå, vannløselige kaliumsaltet K₂FeO₄ er isomorft med kaliumkromat og kaliummanganat. Det er et sterkere oksydasjonsmiddel enn kaliummanganatet.

Ved tilsetning av alkali til vannløsninger av jern(II)-salter uten lufttilgang felles jern(II)hydroksyd, Fe(OH)₂, som et hvitt pulver. Kommer luft til vil bunnfallet oksyderes raskt, først blir fargen stadig mørkere skittengrønn og til slutt rustrød. Fellingen går dårlig med ammoniakk fordi det dannes løselige jernamminkomplekser. Hvis Fe(OH)₂ behandles i lang tid med varm, konsentrert natriumhydroksyd går det i oppløsning, og ved avkjøling av løsningen fås et bunnfall av natriumheksahydroksoferrat(II), Na₄Fe(OH)₆.

Ved tilsetning av alkalihydroksyd eller ammoniakk til en jern(III)-saltløsning fås et rødbrunt, geleaktig bunnfall av jernoksydhydroksyd, FeO(OH), med forskjellige mengder adsorbert vann. Ved henstand avgis vannet og det dannes et renere oksydhydroksyd. Nyfelt bunnfall løser seg lett i syrer, eldre bunnfall tyngre. Begge løses vanskelig i baser. Oksydhydroksydet har tre mulige krystallformer, som alle finnes i naturen som goethitt, a-FeO(OH), akaganeitt, b-FeO(OH), og lepidokrokitt, g-FeO(OH). Strukturenformene likner de tilsvarende formene av aluminiumoksydhydroksyd, med kjeder av FeO₆-oktaedre som deler kanter på forskjellige måter. Oksydasjon av jern(II)-ioner i basisk løsning eller jern(II)hydroksyd av luft gir g-FeO(OH) eller Fe₃O₄. Det har vanskelig for å danne seg noe jerntrihydroksyd, Fe(OH)₃, men et forsøk med å oksydere jern(II)sulfat medhydrogenperoksyd i sur løsning med kobolt som katalysator ga krystaller som kan være Fe(OH)₃.

Ved å koke en jern(III)-løsning med bariumhydroksyd kan man få krystaller av bariumheksahydroksoferrat(III), Ba₃[Fe(OH)₆]₂. Moderate konsentrasjoner av heksahydroksoferrat(III)-ionet kan holdes ved like i sterkt basisk løsning.

I fuktig luft og i vann, spesielt i syreholdig vann, vil jernet ruste. Jern ruster ikke i luft som har relativ fuktighet på mindre enn 60 %. For at det skal danne seg rust trengs det også et skikt av adsorbert vann på overflaten. Rene jernflater har ikke så lett for å adsorbere luftfuktighet, men det hjelper godt hvis den er mer eller mindre forurenset, spesielt hvis forurensningen er begynnende rust. Flater som er helt rene og blanke kan holde seg rustfrie ved atskillig høyere luftfuktighet enn 60 %. Syre i det adsorberte vannet begunstiger også rustingen, derfor ruster jern som står i luft med høyt innhold av forbrenningsgasser som karbondioksyd og svoveldioksyd spesielt raskt. Nærvær av andre metaller vil også få jernet til å ruste lettere.

Trolig skjer rusting ved at jernet oksyderes til Fe²⁺-ioner av hydroniumioner eller av andre metaller hvis det kan transporteres elektoner mellom metallene. Under prosessen reduseres hydroniumionene til vann og frie hydrogenatomer, som reagerer med løst oksygen i vannet til vannmolekyler, mens jernionene også oksyderes til oksydhydroksyd av oksygen: 4Fe²⁺ + O₂ + (12+2x)H₂O = 2(Fe₂O₃.xH₂O) + 8H₃O⁺, slik at hydroniumionene gjendannes og altså virker som en katalysator. Oksydhydroksydet vil alltid inneholde varierende mengder vann. Totalt sett blir reaksjonen 4Fe + 8H₃O⁺ + 3O₂ + (12+2x)H₂O = 2(Fe₂O₃.xH₂O) + 8H₃O⁺ + 12H₂O, og forenklet: 4Fe + 3O₂ + 2xH₂O = 2(Fe₂O₃.xH₂O).

Årsaken til at rusten virker så ødeleggende er at Fe²⁺-ionene rekker å diffundere litt ut i overflatevannet før de oksyderes videre. Dermed danner rusten seg som løse flak som lett skaller av og ikke virker beskyttende slik som andre oksydlag. Hvor langt de rekker å diffundere avhenger av oksygentilførselen. Hvis den er god ruster jernet langsomt, hvis den er dårlig ruster det raskt, men hvis det ikke kommer oksygen til, ruster jernet ikke. En blikkboks som står i vann vil ruste først der hvor den er i kontakt med underlaget. Fordi rusten ikke danner seg direkte på overflaten vil du se en rød ring på underlaget der hvor boksen har stått. Hvis oksygentilførselen er temmelig dårlig kan Fe²⁺-ionene vandre ganske langt før de oksyderes videre og danner rust. Ofte danner det seg groper på bestemte steder med materialdefekter eller liknende, og jernionene vandrer til et sted der de kommer i kontakt med luft og avsetter rust der. En jernpåle som står i bakken vil ruste mest like under jordoverflaten, lengre nede kan det danne seg dype groper. Nagler får gjerne rustavsetninger like under hodet, mens halsen kan etes helt bort uten at det avleirer seg noe der, slik at festet løsner. En smijernstrapp med rekkverk som er dekket med plast e.l. for mer behagelig håndgrep vil ruste kraftig like under plasten.

Ved tilsetning av alkalikarbonat til jern(II)-saltløsninger uten lufttilgang fås et hvitt bunnfall av jern(II)karbonat, FeCO₃. Liksom kalsiumkarbonat løses bunnfallet i karbondioksydholdig vann fordi det dannes løselige komplekser. I luft oksyderes karbonatet til rødt oksydhydroksyd mens det avgir karbondioksyd.

Ved tilsetning av oksalat til Fe(III)-løsninger eller ved å vaske Fe(III)-utfellinger, som f.eks. rust, med oksalatløsninger, fås vannløselige oksalatokomplekser, [Fe(C₂O₄)₃]^3?.

Alkoksyder av treverdig jern, f.eks. Fe(OCH₃)₃, danner komplekser med overskudd av alkoksyd, Fe(OCH₃)₄^?.

Jern(III)-ioner danner også komplekser med glyserol, sukkermolekyler og mange andre nøytrale oksygenligander.

Karakteristisk for mange komplekser mellom jern og organiske oksygenforbindelser er at det dannes oksygen- eller hydroksydbroer, i noen tilfeller også alkoksydbroer, mellom jernatomer.

Jern(III)nitrat, Fe(NO₃)₃, fås som heksahydrat ved inndamping av en vannløsning. Saltet er fargeløst, men får en blekfiolett farge selv med ganske lave konsentrasjoner av mangan.

Jern(III)fosfat, FePO₄, har en sterk tendens til å danne komplekser med overskudd av fosfationer.

Jern(II)sulfat eller jernvitriol, FeSO₄, kan lages ved å løse jern i svovelsyre eller ved å oksydere fuktig svovelkis i luft, 2FeS₂ + 7O₂ + 2H₂O = 2FeSO₄ + 2H₂SO₄. Sistnevnte er også en gammel metode for å lage svovelsyre. Jernsulfatet krystalliserer ut av vannløsninger med 7 molekyler krystallvann i form av pene, lysegrønne krystaller. I luft avgir de etterhvert litt av krystallvannet slik at det dannes et gråhvitt pulver på overflaten. Dette pulveret oksyderes videre til et gulbrunt, tungtløselig basisk jern(III)sulfat, Fe(OH)SO₄. Også ved oppvarming avgis krystallvann, 6 av vannmolekylene avgis lett ved oppvarming til 115 ºC, men det siste trenger hele 280 ºC. Det vannfrie sulfatet er et hvitt pulver, som avgir svoveldioksyd og svoveltrioksyd ved glødning slik at det blir igjen et svart jern(III)oksyd. En annen gammel måte å lage svovelsyre på var å gløde jernsulfat og lede disse gassene ned i vann. Resultatet ble kalt vitriololje. Mohrs salt, (NH₄)₂Fe(SO₄)₂.6H₂O, er et dobbeltsalt som er mye mer bestandig i luft enn det vanlige hydratiserte jern(II)sulfatet og derfor brukes til å lage Fe(II)-løsninger med veldefinert molaritet.

Ved oksydasjon av svovelsure jern(II)sulfatløsninger med salpetersyre fås en løsning av jern(III)sulfat, Fe₂(SO₄)₃, som kan krystalliseres ut av løsningen med 9 molekyler krystallvann som et hvitt til gråhvitt pulver som løser seg langsomt i vann, og i luft tar opp fuktighet og går over til en brun væske. Hvis løsningen også inneholder sulfater av enverdige kationer dannes dobbeltsalter av aluntypen, f.eks. KFe(SO₄)₂.12H₂O og (NH₄)₂Fe(SO₄)₂.12H₂O, som kan danne store, velformede kuiske krystaller. Rene jernaluner er fargeløse, men selv ganske små spor av mangan gir en blekfiolett farge.

Fra løsninger av jern(II)-salter kan man felle et grønnligsvart bunnfall av jern(II)sulfid, FeS, ved å tilsette ammoniumsulfid eller alkalisulfider, Fe²⁺ + HS^? + OH^? = FeS + H₂O. I nøytral eller sur løsning fås ikke fullstendig felling. Det kan også lages ved å smelte jern med svovel eller med svovelkis, eller ved å varme opp svovelkis uten lufttilgang. Sammensetningen er vanligvis ikke helt støkiometrisk FeS, men mangler noe jern i forhold til denne formelen, vanligvis ligger sammensetningen i området Fe_0,88S til FeS. Det finnes ikke støkiometriske faser i dette området, det mangler jernatomer i tilfeldige posisjoner i gitteret. Innslaget av ionebinding i forbindelsen er ubetydelig. Sulfidet er en halvleder og har magnetiske egenskaper som varierer med sammensetningen, fra Fe_0,88S til Fe_0,91S er det ferrimagnetisk, mens det er paramagnetisk fra Fe_0,91S til FeS. Rent FeS er svart, men med minskende jerninnhold blir fargen bronseaktig. Forekommer i naturen som magnetkis.

Jerndisulfid, FeS₂, er ikke et sulfid av fireverdig jern, men består av toverdig jern og disulfid, S₂^2?. Som monosulfidet er det en størstedels ikke-ionisk halvleder, men uten ferrimagnetiske egenskaper. Fargen er messinggul og metallglinsende. Finnes i naturen som pyritt og markasitt. Avgir ett atom svovel ved oppvarming uten luft slik at det dannes jernmonosulfid. Ved oppvarming med lufttilgang dannes jern(III)oksyd og svoveldioksyd, 4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂. Slik oksydasjon av pyritt for industrielle formål kalles røsting.

Jern(III)sulfid er ustabilt, vanskelig å lage og tåler lagring dårlig. Ved felling av jern(III)-løsninger med sulfidioner i basisk løsning fås bare en blanding av jern(II)sulfid og fritt svovel. Men det kan fås som et svart, luftfølsomt produkt ved kvantitativ behandling av jern(III)-løsninger i vann med natriumsulfid ved 0 ºC eller lavere.

Jerntiolater, altså salter av jern og tioler, f.eks. etantiol, C₂H₅SH, er det forsket mye på siden de er utbredt i biologiske proteiner. I biologiske systemer er en tetraederkoordinasjon av svovelatomene vanlig, men mange komplekser med andre konfigurasjoner kan lages.

Det kan lages en mengde jern-svovelkomplekser hvor jern kan ka oksydasjonstrinn II, III eller en blanding. Noen av dem er rene tiolater, som [Fe(SCH₃)₄]^?/2?, men mange har diverse forskjellige sulfidkonfigurasjoner hvor 3, 4 eller flere jernatomer opptrer i en slags krystallkjerne med like mange eller flere svovelatomer. Typisk for disse systemene og liknende systemer med både jern og molybden er reversibel oksydasjon/elektronoverføring, og slike komplekser er også utbredt i naturen der hvor det er behov for slike reaksjoner. De er nokså enkle å lage av jernklorider, kloridkomplekser eller tiolater. Noen komplekser dannes spontant av komponenter som jerntriklorid, svovel og en tiol. En blanding av jern, svovel, jod og jodid gir spontant [Fe₆S₆I₆]^2?.

Roussins ester er et rødt jern-svovel-nitrosylkompleks med sammensetning (NO)₂Fe(SC₂H₅)₂Fe(NO)₂. Roussins salt er Fe₄S₃(NO)₇, med en struktur som likner jernsulfidkjernene i de nevnte proteinene. En liknende forbindelse er Fe₄S₄(NO)₄, som er molekylær med en kubeformet jern-svovelkjerne som har nitrosylgrupper stikkende ut i alle hjørnene.

Jern(II)selenid, FeSe, er et svart, krystallinsk stoff som kan lages ved å smelte sammen bestanddelene. Jern(II)tellurid, FeTe, kan lages på tilsvarende måte.

Jern(II)fluorid, FeF₂, kan lages ved å behandle jern(II)-salter med flussyre. Det er hvitt, krystalliserer rombisk og er tungt løselig i vann, men kan fås fra vannløsning med 4 eller 8 molekyler krystallvann.

Jern(III)fluorid, FeF₃, fås ved reaksjon mellom jern og fluorgass. Det er grønt (eller hvitt?) og tungtløselig i vann og har en rombisk struktur med FeF₆-oktaedre, men i gassform er det molekylært og kan opptre i dimerer, Fe₂F₆. Jern(III) har en sterk affinitet til fluor og det kan dannes en rekke svært stabile fluoridkomplekser i løsninger som inneholder fluoridioner, f.eks. FeF²⁺, FeF₂⁺, opptil FeF₆^3?. Dannelseskonstantene for de førstnevnte kompleksene er ca. 10000 ganger så høye som for de tilsvarende klorforbindelsene. Krystallinske tetrafluoroferrater som CsFeF₄ og heksafluoroferrater som K₃FeF₆ er kjent. Begge krystalliserer med fluoratomene i oktaederkonfigurasjon, men i det første tilfellet deles noen av fluoratomene med andre jernatomer.

Ved oppvarming av jern i tørr hydrogenklorid, eller (renest) ved å redusere jern(III)klorid med jern i tetrahydrofuran, fås en hvit masse av vannfritt jern(II)klorid, FeCl₂. Hvis man løser jern i saltsyre uten lufttilgang dannes en grønn løsning av kloridet, som kan inndampes til grønne krystaller av tetrahydratet, FeCl₂.4H₂O.

Ved oppvarming av jern i tørr klorgass dannes jern(III)klorid, FeCl₃, som sublimerer og avsetter seg som sterkt hygroskopiske krystallblad med mørkegrønn metallisk overflatefarge og mørkerød gjennomlysningsfarge. I gassfasen er det en likevekt mellom FeCl₃-molekyler og Fe₂Cl₆-molekyler. Sistnevnte har en ringformet kjerne med annethvert jern- og kloratom. Krystallene er derimot ikke molekylære. Ved å løse jern i saltsyre og oksydere løsningen med klor fås en vannløsning av jern(III)klorid. Ved inndamping av løsningen fås gule krystaller av heksahydratet, FeCl₃.6H₂O. Det finnes også en rekke andre hydrater. Nøytrale komplekser kan også dannes med en rekke andre elektrondonorer, som f.eks. tetrahydrofuran, C₄H₈NH.

Tilsetning av kloridioner til jern(III)-løsninger gir forskjellige kloridkomplekser ved forskjellig kloridmengde, fra FeCl²⁺ og FeCl₂⁺ til FeCl₄⁺ i mettet løsning. Sistnevnte fås også ved å løse jern i konsentrert saltsyre. Det kan fås krystallinske salter av FeCl₄⁺, FeCl₅²⁺, FeCl₆³⁺ og Fe₂Cl₉³⁺, helst med store kationer.

Ved oppvarming av jern(III)oksyd og jern(III)klorid til høy temperatur fås et oksyklorid, FeOCl, som har en skiktstruktur med plass til små molekyler mellom skiktene.

Jern(II)bromid, FeBr₂, kan lages av jern og hydrogenbromid. Det er grønngult, krystalliserer heksagonalt og løses lett i vann.

Jern(III)bromid, FeBr₃, kan lages ved reaksjon mellom jern og brom. Det danner rødbrune krystaller, krystalliserer antakelig rombisk og er løselig i vann. Som trikloridet kan det opptre dimert i dampform. Det sublimerer ved oppvarming, men vil lett dekomponere.

Jern(II)jodid, FeI₂, kan lages ved reaksjon mellom jern og jod, som ikke oksyderer jernet videre. Det er grått, hygroskopisk heksagonalt krystalliserende stoff med høyt smeltepunkt og er løselig i vann. Det skal ha vært laget et svart jern(III)jodid, men vanligvis regner man at dette ikke lar seg fremstille, på grunn av plassforholdene med de 3 store jodidionene og det lille Fe³⁺-ionet.

Analyse:

Jernioner i løsning kan bestemmes generelt ved fellingsanalyse. Først fjernes sølv, kvikksølv og bly fra løsningen ved å felle med 6M HCl og sentrifugere fra bunnfallet. Jern(III) reduseres til (II) med et passende moderat reduksjonsmiddel, løsningen surgjøres til pH 0,5 og det tilsettes hydrogensulfidgass for å felle ut svovel, kobber, arsen og tinn som sulfider som sentrifugeres fra. Restløsningen må kokes i porselensskål i avtrekk for å drive ut hydrogensulfidrester. Blyacetatpapir kan brukes til å teste om det er igjen noe. Disse trinnene kan sløyfes hvis du er sikker på at løsningen ikke inneholder, sølv, kvikksølv, bly, svovel, kobber, arsen eller tinn i utgangspunktet.

Nå tilsetter du noen dråper konsentrert salpetersyre for å oksydere jernet til treverdig og deretter en del ammoniumklorid. Varm opp på vannbad og tilsett 6M NH₃ til du får basisk reaksjon pluss et par dråper. La stå et par minutter. Rødbrunt bunnfall av vannholdig jernoksyd påviser jern.

Toverdige jernioner i vannløsning gir et mørkeblått bunnfall (Turnbulls blått) med rødt blodlutsalt (kaliumheksacyanoferrat(III)). Med gult blodlutsalt (kaliumheksacyanoferrat(II)) gir treverdige jernioner i vannløsning et liknende blått bunnfall (berlinerblått), mens toverdige jernioner gir et hvitt til lyseblått bunnfall. Treverdige jernioner med rødt blodlutsalt gir en mørkebrun løsning.

Jern(III)-ioner danner sterkt rødfargede komplekser med rodanidioner (også kalt tiocyanat, SCN^?), som kan brukes til påvisning av jern i vann ned til en konsentrasjon av 0,6 mg/l.

Til enda mindre mengder kan man bruke nøytronaktiveringsanalyse. 59-isotopen har gode og karakteristiske gammalinjer, fås med brukbart utbytte og har en håndterlig halveringstid på 44,5 dager.

Siden jern er så utbredt er det ofte mer aktuelt å bestemme forskjellige forurensninger i jernet enn å bestemme jernmengder. F.eks. kan svovel bestemmes ved å koke en jern- eller stålprøve med saltsyre, lede avgassene som inneholder svovelen som H₂S ned i en løsning av kadmiumacetat hvor den felles som CdS, som bestemmes ved å titrere med jodoppløsning. Fosforet i saltsyreløsningen oksyderes til fosforsyre med konsentrert salpetersyre, felles med ammoniummolybdat som ammoniumfosformolybdat og veies. Silisium oksyderes til silisiumdioksyd ved oksydasjon med salpetersyre og kan bestemmes ved å tilsette flussyre som danner gassformig silisiumtetrafluorid. Karbon i jern eller stål blir igjen som grafitt hvis prøven løses i salpetersyre. Fra en saltsyreløsning kan karbonet oksyderes til karbondioksyd i oksygenstrøm, og karbondioksyden bestemmes volumetrisk ved absorpsjon i lut. Mangan i en syreløsning kan oksyderes til permanganat med peroksydisulfat og bestemmes ved kolorimetri eller titreres med arsenitt. Se også de enkelte grunnstoffene.

Jern i mineraler påvises med flammetest på boraksperler. Smelt litt mineralpulver sammen med boraks. I okyderende flamme får du en gul til brunrød farge mens perla er varm og ved avkjøling fargeløs til gul hvis mineralet inneholder jern. I reduserende flamme blir fargen flaskegrønn. Hvis mineralet pulveriseres, blandes med soda (natriumkarbonat) og smeltes med reduserende flamme fås en magnetisk masse. Dette gjelder også kobolt og nikkel.

Fremstilling:

I Norden har man i historisk og forhistorisk tid laget jern av myrmalm. Det kan regnes at den første jernutvinningen eller "jernvinna" her i landet skjedde rundt 2-300 år før vår tidsregning, men den ble ikke noe særlig utbredt før rundt 4-500, i folkevandringstida. I vikingtida var produksjonen kommet opp på et høyt nivå.

Myrmalm har visse fordeler framfor mineraler man bryter ut av fjell på grunnav renheten, spesielt inneholder den ikke svovel og fosfor, som er ugunstig for jernutvinningen. Derimot inneholder den gjerne mangan, som kan gi jernet gunstige egenskaper, ikke minst i forhold til rust. Mange av de jernsakene som er funnet fra gammel tid ville nok vært rustet bort hvis det ikke hadde vært for dette manganinnholdet, samt trekullet man brukte til utvinningen.

Hvis du graver i ei myr finner du ofte et rødt lag et stykke ned i torva. Dette er myrmalmen, eller rauða, som vikingene kalte den. For å utvinne jern av den graver du ei rund grop i jorda, ca. 50 cm i diameter, forer den med heller eller leire, fyller den med ved eller trekull og tenner på. Når det har blitt skikkelig varmt strør du myrmalmen oppi og holder varmen ved like med en blåsebelg eller liknende, prosessen kalles blåster eller blester, eller rauðablástr på gammelnorsk. Nede i bunnen av gropa samler det seg en klump råjern, denne tar du ut med tang og hamrer og banker den til med slegge mens den er varm for å skille ut slagget. Dette er såkalt blestringsjern eller blåsterjern. En mer bearbeidet form som er oppvarmet igjen og smidd til emner for våpen og redskap kalles fellujern. Slike emner var en verdifull handelsvare i gammel tid, de ble ofte brukt i stedet for penger.

Senere ble Sverige et foregangsland for utvikling av jernteknologien. Allerede i senmiddelalderen bygde de ovnene i høyden slik at det ble dannet en sjakt og de brukte vannmøller for å få bedre lufttilførsel og dermed høyere temperatur, også jernhammerne for å banke ut slagget ble drevet med vannkraft. Dette var de første masovnene og de første jernverkene. Slike ovner ble så varme at jernet smeltet og kunne tappes ut. Ved å fylle på malm og kull på toppen kunne ovnene drives kontinuerlig og eierne kunne tjene seg ordentlig rike. Den gamle blestringsmetoden var stort sett forlatt rundt 1500, men enkelte bønder brant myrmalm til selvberging så sent som på 1800-tallet.

Masovnjernet var et karbonholdig råjern som ikke var så godt å smi og herde som blestringsjernet. Men det var godt støpejern, så de gamle jernverkene var alltid forbundet med jernstøperier. Her i landet kom de første jernverkene i drift midt på 1500-tallet, på kongelig initiativ. Sist på 1700-tallet var det 17 verk i drift, med 22 masovner. Etter 1814 gikk det tilbake med dem, særlig på grunn av konkurransen med Sverige etter unionen, og med England, hvor de begynte å bruke billig koks i stedet for trekull i ovnene. Noen av dem holdt det gående til 1860, men deretter gikk det raskt nedover, og ti år etter var det jamt slutt med jernproduksjonen i landet. Bare ved Næs Jernverk i Tvedestrand ble det opprettholdt en viss produksjon inntil 1909. Først etter 1910, når billig elektrisk kraft begynte å bli tilgjengelig, ble det startet jernproduksjon her igjen, ved Stavanger Electro-Staalverk A/S i Jørpeland. Christiania Spigerverk begynte produksjonen i 1922, med den egenutviklede Tysland-Holeovnen. A/S Norsk Jernverk i Mo i Rana ble opprettet etter stortingsvedtak i 1946. I 1923 etablerte det amerikanske selskapet Union Carbide et norsk datterselskap i Sauda, Electric Furnace Products Company, som spesialiserte seg på ferrolegeringer. Alle baserte seg på elektrisk energi, både Jørpeland og Sauda ble etablert sammen med et kraftselskap.

I masovner brukes oksydmalm, f.eks. hematitt eller magnetitt, som gjerne røstes på forhånd for å fjerne evt. svovel og lastes inn i ovnen ovenfra sammen med et ’tilslag’ av koks eller annet karbonholdig brensel og en slaggdanner som f.eks. kan være kalk eller kalkstein. Kalksteinen binder og skiller ut noen av urenhetene slik at de kan tappes av sammen med slagget. Koksen fungerer både som energikilde og reduksjonsmiddel. I stedet for koks bruker man også olje eller naturgass som pumpes inn nedenfra. Hydrogeninnholdet i slikt brensel gjør det velegnet som reduksjonsmiddel. I elektromasovner skjer oppvarmingen elektrisk og man tilfører ikke mer koks eller gass/olje enn det som trengs som reduksjonsmiddel. Ved injeksjon av komprimert luft kommer temperaturen i de nedre delene av ovnen opp i 16-1700 ºC, og ved denne temperaturen brenner brenselet bare til karbonmonoksyd fordi karbonet selv reduserer det karbondioksydet som dannes, og det er karbonmonoksydet som reduserer jernmalmen. ’Giktgassen’ som kommer ut av ovnen på toppen er fortsatt rik på karbonmonoksyd, 25-30 %, og kan derfor brennes for å varme opp lufta som føres inn i ovnen. Denne forvarmingen skjer i cowpere, tårnliknende ovner som gir masovnanleggene et karakteristisk utseende.

Jernet som reduseres ut av malmen i de mellomste og nedre delene av ovnen får en svampete konsistens, noe som gir det spesielt gode egenskaper som katalysator for disproporsjonering av karbonmonoksyd til karbon og karbondioksyd: 2CO = C + CO₂. I de øvre og mellomste delene av ovnen, hvor temperaturen er 500-900 ºC, skilles karbonet ut som et fint pulver og virker dels som reduksjonsmiddel for malm og dels løser det seg i jernet. Ettersom jernet synker i ovnen, smelter det samtidig som det opptar mer karbon og synker ned til bunnen av ovnen hvor det tappes ut med visse mellomrom. Slagget legger seg over jernet og beskytter det mot oksydasjon fra blesterlufta. Det tappes gjerne ut kontinuerlig eller med korte mellomrom og brukes til bygningsstein, brolegning, veifyll o.l.

Råjernet, også kalt rujern, inneholder opptil 10 % forurensninger, mest karbon, 2-6 %, silisium, 0,5-3 %, fosfor, 0-2 %, svovel, 0,01-0,05 %, og mangan, 0,5-6 %. Grått råjern fås ved langsom avkjøling av jernet. Det inneholder karbonet i form av grafitt og er forholdsvis rikt på silisium (2-3 %), som får karbonet lettere til å skille seg ut som grafitt. Grått råjern smelter alt ved 1100-1200 ºC. Smelten er tyntflytende og utvider seg noe ved størkningen. Derfor brukes det grå råjernet mest til støpejern, eller forarbeides videre til stål.

Hvitt råjern fås ved rask avkjøling av masovnjernet og inneholder karbonet som karbidet cementitt, Fe₃C. Silisiuminnholdet skal være forholdsvis lavt, mindre enn 0,5 %, mens manganinnholdet er høyt, over 4 %, siden mangan gjør at det lettere danner seg cementitt. Hvitt råjern er svært hardt og sprøtt. Det egner seg ikke til støping og blir alltid forarbeidet videre til stål.

Svampaktig jern, svampejern eller jernsvamp, fås ved direkte reduksjon av jernmalm med faste eller gassformige reduksjonsmidler uten smelting. I gammel tid fikk man alt nyprodusert jern på denne måten, det måtte hamres til for å bli brukandes. I dag lager man svampejern først når man skal lage jernpulver.

Kjemisk rent jern kan lages i laboratorieskala ved å redusere rene jernoksyder med hydrogen (fra gammel tid kjent som ferrum reductum). Elektrolyse av jern(II)kloridløsninger gir et såkalt elektrolyttjern, mens et spesielt rent jern kan fås ved varmespalting av jernpentakarbonyl, Fe(CO)₅, ved ca. 250 ºC. Dette kalles karbonyljern, og kan inneholde omtrent 99,85 % jern.

Demonstrasjonsforsøk:

Vis fram forskjellige typer jernmalm og prøver av råjern og forskjellige ståltyper.

Herd en strikkepinne eller en annen liknende gjenstand av bløtt jern eller stål ved å gløde den og så dyppe den raskt i kaldt vann. Den blir hard og sprø og brekker som glass hvis du bøyer den. Sammenlikn med en uherdet pinne. Test hardheten ved ripeprøver. Anløp en herdet pinne ved å oppvarme den i noen få minutter til litt lavere temperatur. Prøv egenskapene igjen. Glød den første pinnen igjen og la den avkjøles langsomt. Prøv egenskapene igjen.

Synliggjøring av magnetiske feltlinjer med jernfilspon er en kjent og mye brukt demonstrasjon. Jernfilspon kan samles opp på sløyden eller verkstedet eller kjøpes på læremiddelinnkjøpet. Strø dem ut over en plate av papp eller plast og hold en magnet under. Bank lett på platen for å få sponene til å rette seg etter magnetfeltet. Flytt på magneten under platen og se hvordan sponene rører på seg. Diverse andre "magiske" triks kan gjøres med magneter.

Prøv å fremstille jern av myrmalm som beskrevet ovenfor.

Brenn en gjenstand du har formet av vanlig grå leire, f.eks. en murstein, i en keramikkovn. Hvorfor blir den brente gjenstanden rød?

Prøv å løse jern i konsentrert salpetersyre. Prøv med fortynnet salpetersyre, f.eks. 1M. Hva skjer og hvorfor?

Sjekk reaksjonene mellom 6M saltsyre, svovelsyre og natronlut med forskjellige typer jern og stål, f.eks. jerntråd og spiker, og spon av rustfritt stål og syrefast stål. Prøv med og uten oppvarming.

Løs en jerntråd i litt fortynnet saltsyre. Legg merke til fargen av løsningen. Tilsett konsentrert salpetersyre og varm opp. Forandrer fargen seg? Hva skjer og hvorfor?

Legg en jernting i vann og la den ligge der et døgn eller to. Hvor danner det seg rust, og hvorfor? Prøv med ting som er dekket med et tynt lag sink, tinn eller krom, prøv å skrape litt i belegget for å avdekke jernet. Prøv å gjøre vannet litt surt (pH 5,5-6) eller basisk (8-8,5). Hjelper de hvis du løser noen C-vitaminpiller i vannet? Smør jernet inn med olje, mal det eller prøv en av de andre rustbeskyttelsesmetodene som er nevnt i denne teksten.

Fyll ei glassklokke med korkbar åpning i toppen med oksygen. Hold åpningen stengt mens du skrur inn en krok i korken, henger en tynn jerntråd i kroken og gløder den nederste enden av tråden i en flamme. Bruk gjerne en snodd jerntråd slik at du kan få litt lengde på den. Heng raskt jerntråden ned i oksygenet og tett åpningen med korken. Se jerntråden ta fyr i oksygenet og brenne med sterkt lys og gnistdannelse mens det drysser jernoksyd ned på underlaget. Sop sammen oksydet etter forbrenningen og sjekk de magnetiske egenskapene.

Bland 1,597 g jern(III)oksydpulver godt sammen med 0,329 g bariumkarbonatpulver og smelt det sammen i en digel i keramikkovnen. Knus produktet til pulver i en morter og strø det utover et stykke limbånd. Trekk båndet mellom polene i en elektromagnet mens du slår strømmen av og på. Deretter trekker du båndet over et kompass og ser om nåla beveger seg. Hvis det ikke skjer noe trenger du mer følsomme magnetometre eller andre instrumenter som registrerer magnetisme, eller en sterkere elektromagnet.

Tilsett ammoniakkgass eller ammoniakkløsning til en løsning av et jern(II)-salt og en løsning av et jern(III)-salt. Det felles ut hydroksyder. Hva skjer med hydroksydene og hvorfor?

Vis den sterke rødfargen som dannes når en løsning av kaliumtiocyanat, KCNS, dryppes i en løsning av jern(III)klorid i fortynnet saltsyre. Hva har skjedd og hvorfor?

Fukt et stykke tøy med en vannløsning av jern(III)klorid og legg det deretter i eller trekk det gjennom et kar med en løsning av kaliumheksacyanoferrat(II) (gult blodlutsalt). Hva skjer? Ta det opp av løsningen og heng det til tørk.

Prøv å lage en "blåkopi" ved å pensle eller dyppe papir i mørke med en løsning av 1,2 g ammoniumheksacyanoferrat(III) og 1,0 g jern(III)citrat i 16 ml vann, gjerne tilsatt gummi for å gjøre påstrykningen jevnere, legge en original over (helst på gjennomsiktig papir) og lyse gjennom. Fikser blåkopien når lyset er slått av igjen ved å vaske vekk den upåvirkede saltblandingen med vann.

Rør ut 1,7 gram gallussyre (3,4,5-trihydroksybenzosyre) i en løsning av 0,5 gram jern(II)sulfat i 10-20 ml vann i en flaske som kan skrus tett til. Bortsett fra noe grums som kan dannes i bunnen vil ikke blandingen få noen sterk farge. Dypp en pennesplitt eller noe liknende i blandingen og prøv å skrive med den. Se den flotte blåsvarte fargen som danner seg ganske raskt på papiret når jernet oksyderes til treverdig i lufta og danner et sterkt farget kompleks med gallussyre.

Skaff til veie en kniv, nål, stift eller liknende av jern eller ikke rustfritt stål og prøv å skjære eller stikke i et eple med dem. Hva tror du fargeforandringene skyldes?

Noen viktige jernforbindelser:

[ Fe₂O₃ ] Jern(III)oksyd, eller jernseskvioksyd, dijerntrioksyd, jerntrioksyd, rød oker, engelsk rødt, venetiansk rødt, pompeiansk rødt, caput mortuum, kolkotar, blodstein eller hematitt. Den stabile formen ved romtemperatur (a-Fe₂O₃), danner rødbrune til svarte trigonale krystaller, tetthet 5,24 g/cm³, smeltepunkt 1565 C, uløselig i vann, løselig i saltsyre og svovelsyre, tungt løselig i salpetersyre. Ved forsiktig oksydasjon av jern(II,III)oksyd eller ved å varme opp g-FeO(OH)-varianten fås et kubisk g-Fe₂O₃, som består av en kubisk tettpakning av O-atomer med jernionene fordelt tilfeldig mellom oktaeder- og tetraederrommene. Den finnes i naturen som mineralet maghemitt. Det finnes også en sjelden form som benevnes b-Fe₂O₃. Rust er et hydratisert jern(III)oksyd med forskjellige mengder krystallvann.

[ Fe₃C ] Cementitt, et jernkarbid. Grå, kubiske krystaller med tetthet 7,694 g/cm³ og sm.p. 1837 °C. Uløselig i vann, men løses i syrer. Hardt og sprøtt. Opptrer i mange typer stål og støpejern. Kan løse mange andre karbiddannende metaller, f.eks. mangan og nikkel i teknisk stål, men vanskeligere krom og molybden.

[ FeSO₄.7H₂O ] Jern(II)sulfat-heptahydrat, jernvitriol, naturlig melanteritt. Blågrønne, monokline krystaller, tetthet 2,97 g/cm³, avgir vann ved oppvarming. Løses lett i vann (0,5632 mol/l ved 20 ºC og 1,75 mol/l ved 50 ºC). Tungt løselig i alkohol. Løselig i vannfri metanol. I luft avgis etterhvert litt av krystallvannet slik at det dannes et gråhvitt pulver på overflaten. Dette pulveret oksyderes videre til et gulbrunt, tungtløselig basisk jern(III)sulfat, Fe(OH)SO₄. Ved oppvarming avgis også krystallvannet, 6 av vannmolekylene avgis lett ved oppvarming til 115 ºC, men det siste trenger hele 280 ºC. Det vannfrie sulfatet er et hvitt pulver, som avgir svoveldioksyd og svoveltrioksyd ved glødning slik at det blir igjen et svart jern(III)oksyd.

[ FeCl₃ ] Jern(III)klorid. Svartbrune heksagonale krystaller med tetthet 2,898 g/cm³ og smeltepunkt 306 ºC som dekomponerer ved 315 ºC. Lettløselig i vann, 4,59 mol/l ved 0 ºC, 33,03 mol/l ved 100 ºC. Svært lettløselig også i alkohol, metanol og eter. Løses lett i aceton, 3,9 mol/l ved 18 ºC. Fra vannløsning fås gule krystaller av heksahydratet, FeCl₃.6H₂O, som smelter ved håndtemperatur. Det finnes også en rekke andre hydrater. I gassfasen er det en likevekt mellom FeCl₃-molekyler og Fe₂Cl₆-molekyler. Krystallene er derimot ikke molekylære.

[ MgFe₂O₄ ] Magnesiumferritt, magnesiumjern(III)oksyd. Svarte oktaederformede krystaller med tetthet 4,44-4,60 g/cm³ og smeltepunkt 1750 ºC. Uløselig i vann, løselig i konsentrert saltsyre, uløselig i fortynnede syrer, varm salpetersyre og alkohol. Viktige magnetiske egenskaper.

[ Fe(CO)₅ ] Jernpentakarbonyl. En seig gul væske med tetthet 1,457 g/ml ved 21 ºC, smeltepunkt ?21 ºC, kokepunkt 102,8 ºC ved 749 mmHg. Uløselig i vann, løses i alkohol, eter, benzen, alkalier, konsentrert svovelsyre.

[ K₄Fe(CN)₆ ] Kaliumheksacyanoferrat(II), kaliumferrocyanid, ferrocyankalium eller gult blodlutsalt. Sitrongule, monokline krystaller, tetthet 1,85 g/cm³, dekomponerer ved oppvarming. Holder seg ellers godt i luft, men løses lett i vann (0,394 mol/l ved 0 ºC, 2,01 mol/l ved 98 ºC), løselig i aceton, uløselig i alkohol, eter og ammoniakk. Heksacyanoferrat(II)-ionet er svært stabilt, og forbindelsen er ikke giftig, den frigjør ikke cyanidioner under normale forhold.

BIOLOGI
Jern er et uunnværlig grunnstoff for de aller fleste levende organismer. Som kjent finnes det i blodet, i hemoglobinproteiner i de røde blodlegemene, hvor det binder oksygen for transport rundt i kroppen. I hemoglobinet er jernatomene bundet i porfyrinkomplekser, som også finnes i myoglobinproteiner i musklene slik at musklene kan bygge opp en oksygenreserve. Porfyrinkomplekser finnes også i forskjellige cytokromproteiner for å transportere elektroner under de innledende redoksprosessene ved oksygenforbrenningen. Og ikke minst er jern, ofte bundet til porfyriner eller i form av bundne jernsulfider, en del av et utall enzymer som besørger en myriade forskjellige reaksjoner, som for eksempel nitrogenfiksering, oksydasjon, reduksjon, hydrogenering, deoksydering og dehydrogenering. Siden jernet er så viktig bygger kroppen opp et forråd som lagres i ferritin- og hemosiderinproteiner bl.a. i milten, beinmargen og tarmveggene. Andre proteiner som kalles transferriner transporterer jernet til lagrene eller fra lagrene til steder der det er behov for det.

Et menneske som veier 70 kg vil normalt inneholde 4,2 g jern, og det daglige inntaket er 6-40 mg. Blodet inneholder mye jern, normalt 0,447 g/l, musklene inneholder normalt 0,018 % jern, leveren 0,025-0,14 % og beinsubstansen 0,0003 til 0,038 %. De beste jernkildene er lever, nyrer, melasse, ølgjær, kakao og lakris, men mange andre matvarer inneholder også mye jern.

Hemoglobin er et middel som virveldyrene bruker til å kompensere for den dårlige løseligheten av oksygen i vann. Det er uhyre effektivt. En liter blod uten hemoglobin kan løse 5 ml oksygengass, men med hemoglobinet frakter en liter blod så mye som en kvart liter oksygen! Myoglobinet, som finnes i musklene, fungerer som et reserveforråd av oksygen og hjelper til med å transportere oksygenet rundt i musklene. Begge er kuleformede (globulære) proteiner, men til oksygentransporten har de knyttet et annet molekyl (prostetisk gruppe), nemlig hem, et porfyrinderivat som inneholder sykliske aminer med sure hydrogener som kan binde et metallatom, i dette tilfellet jern, og som gir både blodet og musklene (kjøttet) den røde fargen.

Porfyrinet er et plant molekyl med mange dobbeltbindinger som har sterk resonansstabilisering, særlig når den har bundet metall. Når jernet i midten er toverdig kan det også binde et oksygenmolekyl. Jernet kan også oksyderes til treverdig, men fungerer da ikke som oksygenbærer. Jernet er kompleksbundet til de 4 nitrogenatomene. I slike kompleksforbindelser har jern 6 posisjoner hvor det kan danne bindinger med andre atomer. Den femte, utenfor porfyrinplanet, opptas av et nitrogenatom på aminosyren histidin i proteinet. Den sjette, på motsatt side, står fri til det ene atomet i oksygenmolekylet. Det henger et annet histidin like over denne plassen, som vanskeliggjør binding av andre molekyler som skader oksygenopptaket, som karbonmonoksyd, cyanid, karbontetraklorid og DDT, for eksempel. Dette histidinet bidrar også til å hindre at to hem-grupper kan møtes, noe som kan føre til at jernatomene oksyderes hvis et av dem har bundet oksygen.

Hemet og andre porfyriner (som klorofyll) lages av aminosyren glycin og ravsyre, et av mellomproduktene i sukkermetabolismen. Når et rødt blodlegeme dør blir hemet i hemoglobin spaltet og rullet opp til en kjede av pyrrolringer, jernatomet fraktes til ferritinproteiner som lagrer jern, mens det spaltede hemet omdannes til bilirubin som kan utskilles, fortrinnsvis gjennom gallen. Et blåmerke etter slag består av blod fra de årene som ble sprengt av slaget. Neste gang du slår deg kan du studere de gradvise overgangene fra hem via mellomformen, det grønne biliverdinet, til det rødbrune/gulbrune bilirubinet.

Myoglobinet består av et molekyl hem og et proteinmolekyl. Hemoglobinet består av fire hem og fire proteinkjeder som er parvis identiske (to a- og to b-enheter). Begge likner myoglobinproteinet ganske mye, men ingen er helt identiske med det. Hemoglobinet er kanskje utviklet fra myoglobin av dyr som frakter oksygen i blodet.

I tillegg til oksygen frakter hemoglobin også karbondioksyd og hydronium(H₃O⁺)-ioner. Karbondioksydet fraktes tilbake til lungene igjen etter forbrenningsprosessene bundet til visse aminosyrer på hemoglobinet uten at de jernholdige hemgruppene er direkte innblandet. I motsetning til myoglobinet kan hemoglobinet regulere oksygenbindingsevnen når det får kontakt med visse molekyler i omgivelsene, hydroniumioner, karbondioksyd og organiske fosfater - gjennom såkalte allosteriske interaksjoner, d.v.s. at noe som skjer i en posisjon på molekylet påvirker noe som skjer i en hel annen posisjon. Dette er en evne som mange proteiner har og som er av stor betydning for mange livsprosesser. I arbeidende muskler produseres det mye karbondioksyd og syre, og disse stoffene senker pH og reduserer dermed oksygenbindingen til hemoglobin, slik at det gir fra seg mer oksygen. Denne pH-avhengigheten kalles Bohr-effekten etter oppdageren Christian Bohr, Niels Bohrs far.

Myoglobin binder mye oksygen ved et oksygentrykk fra ca. 1/1000 atmosfære og oppover. Det samme er tilfelle med hemoglobin utenfor de røde blodlegemene. I lungene er oksygentrykket ca. 0,13 atmosfærer, mens det ute i kapillærårene er under 0,03. Derfor inneholder de røde blodlegemene i tillegg til hemoglobin like mange molekyler 2,3-difosfoglysersyre, (DPG), som reduserer hemoglobinets oksygenbindingsevne slik at det ikke binder mye oksygen før oksygenets partialtrykk kommer opp i over 0,03 atmosfærer, ellers ville det ikke kunnet gi fra seg noe av det i kapillærårene. DPG spiller en viss rolle ved høydeakklimatisering, f.eks. øker DPG-innholdet i blodlegemene fra 4,5 til 7 millimol på 2 dager hvis en person flytter seg fra havnivå til 4500 m. Fostre har en annen type hemoglobin enn fødte mennesker. Den binder DPG svakere og derfor oksygen sterkere, slik at oksygenet lettere overføres fra morens blod i morkaken.

Mange ormer som lever i havet bruker hemerytriner til å frakte oksygen i stedet for hemoglobin. Disse inneholder også jern, men ikke bundet til porfyrin. Et hemerytrinmolekyl inneholder to jernatomer, som sammen kan binde et oksygenmolekyl. De fleste artene har dem montert sammen i 8 enheter, men noen bruker også 3. En av de 6 koordinasjonsposisjonene til jernatomene er tom eller opptatt av en svakt bundet ligand når det ikke er bundet noe oksygen. Når hemerytrinmolekylet binder oksygen oksyderes jernet fra to- til treverdig slik at det dannes et kompleks Fe^III₂(O₂^2?), hvor oksygenionet trolig er addert til en hydroksylgruppe som jernatomene deler.

Cytokrom er proteiner som transporterer elektroner og inneholder en porfyringruppe hvor jernatomet kan opptre i de vanlige oksydasjonstrinnene +2 og +3. Hvert av dem kan transportere ett elektron, og de utfører livsviktige roller i oksygenomsetningen hos dyr og planter. Når vi puster reduseres oksygenmolekylene til vann i enden av en kjede cytokrommolekyler, som overfører redokspotensialet til forbrenningsprosessene hvor sukker omdannes til karbondioksyd mens energien høstes inn i flere trinn og tas vare på. Hvert av disse cytokrom-molekylene har trinnvis høyere redokspotensial. Cytokrom b har litt høyere enn den reduserte formen av koenzym Q, som frakter elektroner (=redokspotensial) fra forbrenningen, men litt lavere enn jern(II)sulfid, som igjen har lavere enn cytokrom c1, c, a og a3. Og cytokrom a3 ligger bare litt under det frie oksygenet. Cytokrom b og c1 og et jernsulfidprotein befinner seg i et enzymkompleks som kalles QH₂-cytokrom c-reduktasekomplekset. Et fritt cytokrom c befordrer elektroner derfra til et annet kompleks, cytokrom c-oksydasekomplekset, som inneholder cytokrom a og a3. De forskjellige cytokromene kan ha tre forskjellige porfyringrupper, som betegnes med a-, b- og c-kodene i navnene.

Det frittflytende cytokrom c fungerer som en bevegelig elektronbefordrer mellom de to andre cytokromkompleksene. Elektronet er delvis delokalisert over hele porfyringruppen, som har et pi-elektronnettverk akkurat som grafitt og kan overføres fra et porfyrin til et annet hvis avstanden er mindre enn 8 Å og planene er omtrent parallelle. Cytokrom c er uhyre motstandsdyktig mot evolusjon, varianter av proteinet fra virveldyr er til forveksling like varianter fra bakterier som skilte lag med oss i utviklingen for godt over 1 milliard år siden.

Andre proteiner som inneholder porfyrinbundet jern er enzymer som peroksydase og katalase. Peroksydasen oksyderer forskjellige substanser ved hjelp av hydrogenperoksyd. Det inneholder jernatomet i treverdig form og har trolig et mellomstadium hvor jernet er oksydert til fireverdig: porfyrin-Fe^IV=O. Katalase har som funksjon å dekomponere hydrogenperoksyd og andre peroksyder til vann og oksygen.

Cytokrom P450 er en betegnelse på enzymer som inneholder hem og fungerer som oksygenaser, de tar oksygenatomer fra oksygenmolekyler og fører dem inn i andre molekyler, f.eks. kan de innføre et oksygenatom i en C-H-binding slik at det dannes en alkoholgruppe, C-OH. Også her kan jernet komme opp i oksydasjonstrinn IV eller kanskje til og med V i prosessen. I tillegg til de 4 nitrogenatomene i porfyrinet er jernatomet også koordinert til et svovelatom i proteinet, mens den 6. posisjonen kan være tom eller opptatt av et vannmolekyl når enzymet ikke er i bruk.

I forbrenningssyklusen deltar succinatdehydrogenase, et annet enzym som inneholder jernsulfid. Det utfører en av oksydasjonsprosessene i syklusen oger bundet til mitokondriemembranen i motsetning til de andre enzymene i syklusen. Det er også koblet direkte til cytokromene i respirasjonskjeden og overfører elektroner til dem ved hjelp av jernsulfidet.

Nikotinamid-dinukleotid (NAD) heter et molekyl som høster de fleste delene av reduksjonspotensialet fra sukkerforbrenningen. Den reduserte formen kalles NADH, og når et molekyl NADH kommer til mitokondriemembranen og skal levere elektronet sitt treffer det først på et enzym som heter NADH-Q-reduktase eller NADH-dehydrogenase. Dette enzymet har flavin-mononukleotid (FMN) som prostetisk gruppe. NADH leverer som den har for vane et proton og to elektroner, d.v.s. et hydrogenatom og et ekstra elektron: NADH + H⁺ + FMN = NAD⁺ + FMNH₂. NADH-Q-reduktase er et protein som ligger på tvers gjennom innermembranen i mitokondriet, og samtidig med at denne reaksjonen skjer på innsiden, avspaltes det et proton (altså et H⁺ - eller rettere H₃O⁺-ion) på yttersiden, i rommet mellom den ytre og den indre membranen.

De overleverte elektronene overføres så fra FMNH₂ til en serie jernsulfidkomplekser som også sitter som prostetiske grupper på NADH-Q-reduktasen. Jernsulfidene er fordelt i små Fe₂S₂- og Fe₄S₄-grupper som hver er festet til -SH-gruppene i fire cysteinaminosyrer i proteinet. Jernatomene kan frakte elektroner fordi de veksler mellom +2 og +3 i oksydasjonstrinn. Til slutt kommer elektronene til et koenzym Q10 på enzymet som ikke er tett bundet til proteinet slik som de andre elektronbærerne i åndingskjeden. På grunn av den lange, upolare isoprenoidkjeden har det tvert imot en høy grad av bevegelighet inne i lipidlagene i mitokondriemembranene. Koenzym Q10 er derfor av avgjørende betydning for elektrontransporten mellom flavoproteinene som mottar elektroner fra brennstoffoksydasjonen og cytokrom-proteinene som overleverer dem til oksygenet. Koenzym Q10 henter også elektronene fra det ene molekylet FADH₂ som produseres i sitronsyresyklusen og leverer elektronene direkte til jernatomene i succinat-dehydrogenase i stedet for å gå veien om FMNH₂.

Prolylhydroksylase er et enzym som fyller en livsviktig oppgave for alle organismer som inneholder bindevevsproteinet kollagen, siden det hydroksylerer aminosyren prolin til hydroksyprolin, en viktig bestanddel av kollagenet som hever smeltepunktet slik at det kan danne fibre ved normal kroppstemperatur. Kollagen er det viktigste bindevevsproteinet og er en hovedbestanddel av hud, sener, knokler og andre strukturvev. Enzymet inneholder et jernatom som må ligge på oksydasjonstrinn II for at det skal fungere. Å opprettholde dette oksydasjonstrinnet er en av de viktigste oppgavene for askorbinsyre eller vitamin C i kroppen.

Jern-svovel-proteiner inneholder enten ett jernatom som er bundet til svovelatomene i cysteinaminosyrer, eller en gruppe jern- og svovelatomer. Alle er forholdsvis små proteiner, de som har ett jernatom kalles rubredoksiner og de som inneholder grupper kalles enten ferredoksiner eller jernproteiner med høyt potensial (HiPIP etter engelsk high potential iron proteins). Som navnet antyder spiller de en rolle ved redoksreaksjoner ved at jernatomene skifter oksydasjonstrinn.

Rubredoksiner finnes i anaerobe bakterier. De er ganske små med molekylvekt rundt 6000. Jernatomet foreligger vanligvis i oksydasjonstrinn III og er gjerne bundet til 4 cysteinylsvovel i tetraederkoordinasjon. Både i trinn II og III har jernatomet høyt spinn.

De proteinene som inneholder grupper av jern- og svovelatomer har vanligvis molekylvekt fra 6000 til 12000. Gruppene inneholder 2, 3 eller 4 jernatomer og like mange svovelatomer, og er festet til proteinet med bindinger mellom jernatomene og cysteinsvovel slik at alle jernatomene er omgitt av nøyaktig 4 svovelatomer i tetraederkoordinasjon. Jernatomene er sterkt antiferromagnetisk forbundet med hverandre og virker til sammen diamagnetisk i normaltilstanden. Når proteinene deltar i redoksprosesser blir bare ett av jernatomene redusert. I Fe₂S₂-gruppene er normaltilstanden at alle jernatomene befinner seg i oksydasjonstrinn III, slik at gruppen veksler mellom ladning +2 og +1. Men i Fe₄S₄-gruppene vil det alltid være en blanding av oksydasjonstrinn, slik at ladningen vil variere enten mellom +3 og +2 eller mellom +2 og +1. Ferredoksiner kan bare bruke den sistnevnte overgangen, jerngruppene kan ikke oksyderes reversibelt til +3. Men HiPIP-proteiner kan bruke begge overgangene. Alle biologiske systemer med HiPIP-proteiner velger enten den ene eller den andre, ingen bruker begge. Ferredoksiner kan ha 2, 4 eller i sjeldnere tilfeller 3 jernatomer i gruppene, mens HiPIP-proteinene alltid har 4. Tilfellene der det er funnet 3 jernatomer kan skyldes nedbrytning under isolasjonsprosessen, slik at de naturlige systemene kanskje bare har 2 eller 4.

Ferredoksin spiller en viktig rolle for elektrontransporten i plantenes fotosyntese. Et molekyl klorofyll endrer redokspotensial fra positivt til negativt når det absorberer en lyskvant med tilstrekkelig energi, p.g.a. endringer i elektronstrukturen. Dette gjør det i stand til å overføre et elektron til ferredoksinmolekyler i plasmaet som i sin tur reduserer et molekyl nikotinamid-dinukleotidfosfat (NADP) fra oksydert til redusert form. Disse molekylene reduserer deretter karbondioksyd til glukose gjennom en komplisert, energikrevende, trinnvis prosess som innebærer at en pentose spaltes ved opptak av karbondioksyd (i den såkalte Calvin-syklusen av reaksjoner) til to trioser som så sluttes sammen til glukose i en flertrinns, enzymkatalysert reaksjonskjede.

Plantene bruker også jernholdige cytokromproteiner til respirasjon som oss. Men det finnes også en annen gruppe cytokromer (c552 og b559) som bidrar til å overføre et elektron til klorofyll slik at prosessen kan starte pånytt igjen. Et eget cytokrom (b563) overfører elektroner direkte fra ferredoksin til den ovennevnte gruppen hvis det ikke er nok tilgang til karbondioksyd i omgivelsene. Dette fører ikke til noe sukkerproduksjon, men prosessen gir energi til øyeblikkelige behov.

Noen av de redoksreaksjonene som utføres av mikroorganismer i jordsmonnet skjer trolig ved hjelp av ett eller flere av disse typene av jernproteiner, for eksempel reduksjon av nitrater og nitritter.

I motsetning til hemoglobin og de andre ovennevnte proteinene, som inneholder 1-4 jernatomer, har lagringsproteinene ferritin og hemosiderin plass til opptil 5000. Ferritin finnes i hele kroppen, men mest i leveren, milten og beinmargen. Alle dyr har ferritiner og de finnes også i planter og bakterier, så de må være noen av de første proteinene som ble utviklet av livet på Jorda. De består av et proteinskall rundt en kjerne som inneholder jernet. Formen er grovt sett kulerund, med en diameter på 40-88 Å.

Sammensetningen av kjernen er delvis krystallinsk. Kjemisk ser den ut til å bestå av et noe komplekst oksydhydroksyd-oksyhydrogenfosfat av treverdig jern: 8FeO(OH).Fe(O)H₂PO₄. Diffraksjonsmønsteret likner ferrihydritt, Fe₂O₃.9H₂O, som kan lages ved å sakte dryppe ammoniumhydroksyd ned i en jern(III)nitratløsning ved 80-90 ºC, men strukturen ser ut til å være en tettpakning av oksyd- og hydroksydioner med jernioner i oktaederrommene. Fosfationene ligger på utsiden av krystallene og spiller trolig en rolle som mellomledd mellom jernet og lagre- og hentefunksjonene. Ved forsøk har det vist seg at det bare er Fe²⁺-ioner som kan lagres i ferritinene, ikke Fe³⁺-ioner, så det må foregå en oksydasjonsprosess under lagringen. Proteinskallet kontrollerer frigjøringen av jernet, som kan skje svært raskt.

Proteinskallet til ferritiner fra hester har blitt analysert og funnet å bestå av 24 identiske, avlange enheter som danner et symmetrisk skall. En ansamling ferritiner krystalliserer i et kubisk flatesentrert mønster.

I tillegg til jern vil ferritinet også ta opp en rekke andre metallatomer. Blant annet blir mye av de giftige tungmetallene vi får inn i kroppen stuet unna i ferritiner hvis de ikke kan skilles ut i urinen.

I ferritinkjernene har jernionene høyt spinn og viser sterke magnetiske egenskaper, men de er arrangert antiferromagnetisk, d.v.s. slik at de opphever hverandre. Svært mange dyr og planter lager derimot utfellinger av magnetitt, eller et jern(II,III)sulfid, som de bruker som magnetisk organ. Disse organene kan de bruke som klokke og kalender, ved at de registrerer daglige og årlige variasjoner i jordmagnetismen. Organene er undersøkt i noen bakterier, hvor de består av 10-20 magnetiske partikler som er montert på linje i proteinholdige membraner. Også mennesker har slike organer. Du har sikkert selv opplevd perioder da du har vent deg til å våkne på samme tid av døgnet og ikke trenger vekkeklokke. Om vinteren kan det være ganske irriterende, du våkner, ser at det er mørkt og tror at du kan sove videre. Men så viser det seg at det bare er 2-3 minutter til du må stå opp...

Jern i kostholdet opptas fra fordøyelseskanalen bare i form av toverdige ioner. Treverdig jern kan også opptas hvis mage- og tarminnholdet virker tilstrekkelig reduserende, noe som relativt ofte er tilfelle, men ikke alltid, ellers passerer det uforandret igjennom. Jern kan heller ikke opptas fra komplekser hvor jernet er bundet til karbonatomer.

Transferrin er et protein som transporterer jernatomer som tas opp i mageveggen til steder hvor det er bruk for dem i kroppen. Når jern(II)-ionene diffunderer fra det sure miljøet i magesekken til det nesten nøytrale (pH 7,4) i blodet oksyderes det til treverdig jern av kobberenzymet ceruloplasmin og plukkes opp av transferrinet. Molekylvekten til transferrinene er rundt 80000, og de har to liknende, men ikke helt identiske posisjoner hvor de kan binde jern sterkt, men reversibelt, i nærvær av visse anioner, hovedsakelig karbonat og bikarbonat. Bindingskonstanten er så høy som 10²⁶, slik at transferrinet kan stjele jern fra mange stabile komplekser, som for eksempel fosfat- og citratkompleksene.

Umodne røde blodlegemer binder transferrinmolekyler til overflaten og jernet opptas gjennom membranen ved en komplisert prosess. Transferrin overfører også jern til ferritiner, også gjennom en komplisert prosess hvor jernet reduseres til toverdig igjen og det forbrukes askorbinsyre og en enhet energi (ATP).

Bakterier som lever i vann har det alvorlige problemet når det gjelder å få tak i jern at Fe³⁺ er så lite løselig i nøytralt vann. Ved pH 7 vil konsentrasjonen være bare ca. 10^?18, slik at jernet vil diffundere ut av cellen i stedet for inn i den under normale forhold. Derfor produserer bakteriene spesielle chelatdannere som kalles sideroforer, som sendes ut for å hente jern. Noen av dem binder seg til cellemembranen og sender inn jernatomet de har funnet, mens andre vandrer inn i cellen igjen med jernet. Disse sideroforene har en ganske variert sammensetning, men så godt som alle bruker oksygen som elektrongivere til jernatomene. En vanlig type binder jernatomet med tre hydroksamatgrupper, d.v.s. -C(=O)-N(-O^?)-. En annen type som er spesielt vanlig hos prokaryoter, er enterobaktiner, som bruker katecholat-anioner (meta-difenolat) til å danne chelater med.

Grønne planter bruker også jern ved produksjon av klorofyll, men det inngår ikke i klorofyllet.

Jern brukes i en tradisjonell motgift mot arsenikk, som kan lages av 3 g brent magnesia, 18 g 50 % jern(III)kloridløsning og 80 ml vann.

UTNYTTELSE
Stål lages av råjern generelt ved å redusere karboninnholdet og fjerne de andre forurensningene, silisium, mangan, svovel og fosfor. I begynnelsen skjedde dette ved at man varmet opp råjernet med trekull i åpne esser med kraftig innblåsing av luft. Denne prosessen, som kalles fersking, førte til at svovel, fosfor og en del av karbonet unnslapp som oksyder slik at man fikk et mer karbonfattig jern som kunne hamres ut som smijern. Fra 1784 gikk man over til 'pudling' eller flammeovnsfersking, hvor råjernet ble smeltet under stadig omrøring i en steinkullfyrt flammeovn med rene oksydmalmer. Lavere innhold av forurensninger førte til høyere smeltepunkt, slik at smelten etterhvert ble seigere og det renere jernet samlet seg til klumper som ble kalt 'lupper'. De inneholdt forholdsvis mye slagg og ble behandlet i damphammere og forarbeidet videre til stangjern. Pudlet jern kalles også sveis-jern.

Omlegning til bruk av koks ved masovnprosessen, fersking i flammeovner og innføring av dampmaskin for kraftigere blåsing og hamring la grunnlaget for Englands ledende stilling på jern- og stålområdet på 1800-tallet. Forvarming av blåselufta ved brenning av giktgass var også et viktig fremskritt som kom på 1830-tallet.

En ny epoke i jernforedlingen kom også i 1855 da den engelske metallurgen Henry Bessemer tok patent på vindferskingen. Bessemerprosessen består i at det blåses luft gjennom det smeltede råjernet i en såkalt konverter for å forbrenne forurensningene, særlig karbon, silisium og mangan. Mange tonn råjern kan gjøres smibart på noen få minutter på denne måten.

Bessemerprosessen bidro også sterkt til veksten av det britiske imperiet, ikke minst fordi konverteren opprinnelig hadde en kvartsholdig foring. Denne sure foringen gjorde at man ikke fikk fjernet fosforen i jernet, slik at det bare var nokså fosforfri malm som kunne brukes, og slik malm var det bare Storbritannia som hadde noe særlig av.

Men i 1878 underminerte den walisiske gruveingeniøren S.G. Thomas dette hegemoniet ved å innføre en basisk foring av kalk, magnesia, brent dolomitt og liknende og samtidig blande brent kalk i råjernet. Samtidig ble det utskilt kalsiumfosfat, såkalt thomasfosfat, som var velegnet til plantenæring.

Siemens-Martin-prosessen stammer fra 1864. Den er en videreutvikling av puddelprosessen hvor temperaturen er økt til 1500 ºC slik at man får flytende jern, flussjern, i stedet for sveisjernet. Dette oppnås ved å føre en oppvarmet, brennende gass-/luftstrøm over det smeltede jernet slik at karbon og andre forurensninger forbrennes omtrent som i bessemerprosessen. Ved å blande inn jern- og stålskrap i råjernet økes oksydasjonsvirkningen på grunn av oksygenet i rusten på skrapet, og denne muligheten til å resirkulere skrap gjorde snart metoden mer populær enn noen av de andre. Den har særlig vært brukt til å lage støpestål og andre høyverdige stålsorter, siden den arbeider forholdsvis langsomt og man kan kontrollere prosessen nøye.

I nyere tid blåses gjerne konverteren med oksygen eller en blanding av oksygen og luft, slik at det ikke løser seg så mye nitrogen i jernet. Dessuten får man mindre varmetap og produsert stål pr. tidsenhet kan økes betraktelig. I 1952/53 ble det tatt i bruk en basisk konverterprosess for produksjon av stål fra flytende råjern (evt. med opptil 30 % stålskrap) i en vertikal sylindrisk konverter der oksygen tilføres ovenfra under høyt trykk gjennom en vannkjølt lanse 3-4 m over badets overflate ved stålverkene i Linz og Donawitz i Østerrike, som kalles LD-prosessen etter disse to stedene. Forbrenningen av silisium, karbon og fosfor i jernet, senere også jernet selv, gir meget høy temperatur der oksygenstrålen treffer overflaten, slik at det oppstår en rask sirkulasjon i badet og alle delene av ladningen blir raffinert i løpet av 20 minutter.

I våre dager brukes også elektriske ovner. Koks brukes ennå som reduksjonsmiddel, men siden oppvarmingen skjer elektrisk trengs det bare halvparten så mye koks, og de skadelige forurensningene av svovel og fosfor, som skriver seg fra koksen, blir lavere. Det er gjort pionerarbeid for fremstilling av slikt elektroråjern her i Norge, av Det norske Aktieselskab for Elektro-Kemisk Industri (Elkem) og Christiania Spigerverk, som i 1922-23 prøvde ut noen metoder ved Fiskaa Verk i Kristiansand for statens regning. Etter disse forsøkene utviklet de Tysland-Holeovnen, som senere ble tatt i bruk mange steder i utlandet. Oppvarmingen i disse ovnene skjer ved hjelp av söderbergelektroder, en kontinuerlig selvbrennende karbonelektrode som også ble utviklet hos Elkem.

Spesielt høyverdig stål lages ved omsmelting av råjern med jernskrap, jernsvamp og jernmalm i elektriske bueovner eller induksjonsovner. Slikt stål kalles elektrostål, og siden man unngår påvirkningen av flammegassene kan sammensetningen kontrolleres nøye. Stållegeringer lages særlig på denne måten.

Jern kan herdes hvis karboninnholdet er mellom 0,5 og 1,7 %. Slikt herdbart jern kalles stål. Råjernet inneholder mer enn 1,7 %, og hvis innholdet kommer under 0,5 %, er det snakk om smijern. I nyere tid er det blitt vanlig å kalle smijern for bløtt stål, selv om det er feil ut fra den definisjonen som har vært gjeldende de siste 3000 årene. Vanligvis inneholder stålet også under 1 % karbon. Herding av stål foregår ved å varme det opp til austenittområdet, ved lys rødglød, omtrent 8-900 ºC, hvor karbonet løses i austenitten, og avkjøle det raskt, f.eks. ved å dyppe det i kaldt vann, slik at karbonet ikke rekker å skille seg ut som perlittlameller eller cementittkrystaller. Ved å variere temperatur og oppvarmings- og avkjølingshastighet m.m. på forskjellige måter kan man få en variasjon av egenskaper som hardhet, seighet, elastisitet m.m. som er utrolig tatt i betraktning at materialet i hovedsak er det samme. F.eks. kan strekkfastheten varieres fra 200 N/mm² for grovkornet teknisk ren-jern til 3000 N/mm² for pianotråd. Dette er selvsagt grunnlaget for den betydningen stålet har hatt for vår sivilisasjon de siste 3000 årene.

Teknisk skjer herding av stål i tre trinn: A) oppvarming til austenittområdet, 770 til 850 ºC, avhengig av karboninnholdet. Temperaturen er ofte høyere for legert stål. Hvis temperaturen er for høy eller oppvarmingen varer for lenge vil austenittkornene vokse seg for store, noe som gir dårligere mekaniske egenskaper. B) bråkjøling i vann eller olje for å lage martensitt. Olje leder varme dårligere enn vann og herder derfor ikke så skarpt. Tilsetning av kalkmelk eller såpe til vann reduserer også ledningsevnen, mens koksalt og svovelsyre øker den slik at vannet herder enda skarpere. Martensitten gjør metallet svært hardt, men samtidig sprøtt. For å fjerne sprøheten blir det C) "anløpet", oppvarmet forsiktig til 250-650 ºC. Noe av karbonet som setter krystallstrukturen i martensitten under press felles ut som cementitt, presset avtar slik at strukturen blir mer bevegelig og indre spenninger i materialet jevnes ut slik at man reduserer risikoen for brudd. Dette fører også til at hardheten avtar noe. Høyere anløpingstemperatur gir lavere hardhet, men høyere smidighet. Anløping ved de høyere temperaturene, 400-650 ºC, kalles derfor også seigherding.

Under anløping observerer man fargevirkninger på overflaten av stålet, på grunn av interferens i et tynt oksydlag. Disse gule, mørkerøde, fiolette og blå fargene kalles anløpingsfarger og varierer med temperaturen slik at de kan brukes til å sjekke prosessens gang. F.eks. blir stålet strågult ved 225 ºC, og mørkeblått ved 322,5 ºC.

For å unngå sprekkdannelser ved bråkjølingen kan prosessen modifiseres, f.eks. ved stegherding, hvor stykket først dyppes i et salt- eller blybad som holder 200-400 ºC og deretter kaldt vann eller olje, eller såkalt bainittherding, hvor det først bråkjøles til 200-400 ºC og holdes ved denne temperaturen relativt lenge, for deretter å avkjøles i luft.

Patentering er en kontinuerlig varmebehandling som brukes på ståltråd med karboninnhold fra 0,3 til 1 %, dels som en mellomglødning for å lette den videre trekkingen og dels for å forbedre egenskapene til produktet. Tråden passerer først en sone for oppvarming til austenittstruktur, ofte i blybad, og deretter et blybad av lavere temperatur, omkring 550 ºC.

Ved settherding blir en jerngjenstand som ikke inneholder nok karbon til å herdes oppvarmet (sementert) i et medium som avgir karbon slik at overflateskiktet opptar nok karbon til å bli herdbart. Dermed kan gjenstanden få en hard overflate og et mykt og seigt indre. Sementeringsmediet kan være en gass, som karbonmonoksyd eller hydrokarboner, en væske, f.eks. smeltede cyanider, eller fast, som trekullpulver med aktiviserende tilsetninger som f.eks. karbonat. Temperaturen er vanligvis 800-950 ºC.

Nitrerherdig av stål skjer ved å utsette stålet for en strøm av ammoniakkgass ved 500-550 ºC i ett eller flere døgn. Det danner seg et tynt skikt av nitrider av jern og andre legeringsmetaller som aluminium, krom og vanadium, som gjør overflaten svært hard, 1000-1200 vicker. Her trengs det ikke noen bråkjøling for å herde materialet.

Vanlig karbonstål kan inneholde 0,2-0,8 % mangan, 0,35 % silisium og små mengder svovel og fosfor som forurensninger. Et fosforinnhold på over 0,05 % gir dårlig holdbarhet ved vanlig temperatur, "kaldskjørhet", mest på grunn av ujevnheter i materialet, mens et svovelinnhold på over 0,04 % gir sprøhet ved rødglød, "rødskjørhet", på grunn av utskilling av jernsulfid i korngrensene. Karbonstålet utgjør den dominerende delen av jernproduksjonen og brukes til en rekke formål, som verktøy, maskiner, jernbaneskinner, bygningsmateriale, våpen m.m.

Spesialstål kan være legert med mangan, krom, molybden, wolfram, kobolt, nikkel, vanadium, silisium og andre bestanddeler. Ofte skiller man mellom lav- og høylegert stål med en grense på 5 % legeringstilsetninger. Små mengder mangan, 0,8-2,0 % øker slitestyrken til stålet og manganstål brukes mye til konstruksjonsformål. Stål med 10-14 % mangan og 1 % karbon er svært seigt og slitesterkt og brukes i jernbaneskinner, knusemøller o.l.

Rustfritt og varmebestandig stål fås ved tilsetning av krom, som danner passiviserende oksydbelegg. Over 12,5 % krom og mindre enn 0,6 % karbon gir vanlig rustfritt stål. 18-8-stål kalles en legering med 18 % krom, 8 % nikkel, 0,2 % karbon og evt. små mengder molybden (2 %) og kobber (2 %), som har spesielt gode egenskaper mot korrosjon. Nikkel kan erstattes med det billigere manganet. Sveising og annen varmebehandling kan skade rustfritt stål fordi krom reagerer med karbonet slik at det skiller seg ut kromkarbid i korngrensene og krominnholdet synker under rustfrihetsgrensen i resten av metallet. For å gjøre metallet sveisbart tilsettes tantal, niob eller titan som har større affinitet til karbon enn krom. Rustfritt stål vil likevel kunne ruste i et reduserende miljø som hindrer at det dannes et beskyttende oksydbelegg.

Silisiumstål med 12-15 % silisium er også korrosjonsbestandig, spesielt overfor syrer. Med bare 0,8-2 % silisium blir stålet fast og seigt og brukes som fjærstål og bygningsmateriale. Kromstål med små silisiumtilsetninger har god motstand mot oksydasjon ved oppvarming. Det samme gjelder jern-aluminiumlegeringer. De magnetiske egenskapene til silisiumstål med 3-4 % Si og lite karbon (høyst 0,10 %) er spesielt gode og utnyttes i transformatorer og annen elektroteknisk apparatur.

Spesialstål med tilsetning av spesielle legeringsmetaller og som er utsatt for spesielle behandlingsmåter som herding, anløping eller omsmelting for å forbedre egenskapene kalles også edelstål.

Jern-nikkellegeringer med 36-80 % nikkel brukes også som magnetiske materialer. For fremstilling av permanentmagneter brukes legeringer med høyt innhold av minst tre av metallene kobolt, nikkel, aluminium og kobber. Nikkelstål utvider seg også spesielt lite i varmen. Invarstål med 36 % nikkel og små mengder mangan, silisium og karbon brukes til målebånd, normalmål, urpendler og liknende.

Metaller som wolfram, molybden, vanadium, krom og nikkel gjør stålet seigt og hardt. I wolframstål felles det ut krystaller av wolframkarbid, W₂C, som bidrar til hardheten. Verktøy inneholder gjerne moderate mengder av disse metallene. Med opp imot 20 % wolfram beholder stålet seigheten og hardheten uforandret opp til 6-700 ºC. Slikt wolframstål brukes særlig til verktøy for boring og skjæring med stor hastighet hvor eggen blir varm (hurtigstål). Små mengder krom, molybden og vanadium gjør wolframstålet enda mer motstandsdyktig (12-14 % W, 3,5-4 % Cr, 1 % V og 0,6-0,9 % C).

Kanthal er et handelsnavn på en gruppe jernlegeringer med 20-30 % krom, ca. 5 % aluminium og 2 % kobolt. De har høy elektrisk motstand og holder seg godt mot oksydasjon og brukes derfor i form av tråder og bånd til elektriske varmeelementer. (Kanthal Super er ikke noen jernlegering, den består av molybdensilicid, MoSi₂.)

Ferrolegeringer brukes som betegnelse på forbindelser av jern med metaller og halvmetaller som brukes i stålindustrien som desoksydasjonsmidler og som bærere for tilsetning av legeringsgrunnstoffer, f.eks. ferromangan, ferrosilisium, ferrokrom, ferromolybden, ferrowolfram, ferronikkel, ferrotitan, ferrozirkonsilisium, ferrofosfor, ferrovanadium, ferroniob og ferrotantal. De lages ved elektrisk smelting av malm, med karbon eller aluminium som reduksjonsmiddel. Ferrosilisium brukes også som råstoff for å lage andre ferrolegeringer, og til opparbeiding av malm. På grunn av billig elektrisk kraft var Norge lenge ledende i verden som produsent av ferrolegeringer.

I jern-karbonsystemet kan smeltepunktet senkes ned til 1130 ºC ved et innhold av 4,3 % karbon. Derfor inneholder alminnelig støpejern 3,0-4,5 % karbon i tillegg til mindre mengder av andre stoffer som silisium, mangan, fosfor og svovel som forurensninger. I hvitt støpejern foreligger karbonet mest som cementitt, mens i grått støpejern er det i høy grad utskilt som grafitt. Støpejern er gjerne sprøtt på grunn av grafitt- eller cementittinnholdet, som kan opptre ofte i ganske store krystaller, men det kan gjøres mer smidig ved tilsetning av legeringsmetaller som f.eks. magnesium. Tilsetning av mangan stabiliserer cementitten og gjør støpejernet hvitere, hardere og sprøere. Det vanligste støpejernet er grått med et karboninnhold under det eutektiske punktet på 4,3 %, gjerne også med litt silisium. Hvitt støpejern er sprøere, men hardere og mer slitesterkt på grunn av cementittinnholdet, og brukes til spesielle formål.

Adusering gjøres med hvitt støpejern for å gjøre det seigere ved å delvis spalte de harde og sprø forbindelsene. Det støpte emnet pakkes ned i sand eller jernoksyder (glødeskall eller jernmalm) og glødes ved 700-1000 ºC i flere døgn. Dermed skilles en del av karbonet ut inne i jernet som såkalt temperkull. Hvis glødningen foretas i oksyderende atmosfære blir gjenstanden samtidig delvis avkullet og resultatet blir lyst adusergods. Hvis atmosfæren er nøytral blir karbonet bare skilt ut og produktet kalles mørkt adusergods på grunn av den mørke fargen i bruddflaten. Aduserte gjenstander er billigere enn tilsvarende av stål, og adusering gjøres derfor med mange masseproduserte saker som nøkler, rørfittings, mindre maskindeler og liknende.

Rent jern med under 0,2 % forurensninger lages ved forskjellige kjemiske prosesser og brukes til spesielle formål som f.eks. katalysator, til spesielle magneter og i pulvermetallurgien.

Jernpulver brukes mye i fyrverkeri og bluss for å lage oransje til ravgule farger. Vanlige "stjerneskudd" lages gjerne av tynne stålstenger som er overtrukket med et lag krutt og jernpulver med et bindemiddel som også gjør forbrenningen mindre voldsom.

Stål til konstruksjoner lages vanligvis som profiler som produseres ved varmvalsing til et tverrsnitt av ønsket form, flattstål, vinkelstål, T-stål, H-stål m.m. Større stålprofiler kalles også bjelker. Visse etablerte bjelketyper har fått spesielle navn. Dimensjoner og toleranser for de viktigste stålprofilene er standardisert i alle industriland.

Stål er mye brukt som bygningsmateriale. Særlig i skyskrapernes pionertid var stål uunnværlig. Skjelettet til bygningen ble lagd av stålbjelker, som ble skrudd, naglet eller sveiset sammen, og så ble vegger og gulv føyd til i murverk eller annet materiale. Senere er dette avløst av armert betong, men også denne er armert med stål. Stål er fortsatt i utstrakt bruk til broer, master, kraner m.m.

Stålkabler brukes til mange formål, ikke minst i bærende konstruksjoner, f.eks. hengebroer, taubaner o.l. Hvis kabelen er laget av runde tråder fås en såkalt åpen kabel, også kalt wire, som brukes til mange ting, skipstrosser, heiseanordninger, kraner m.m. Lukkede kabler lages av ståltråd med en spesiell profil slik at trådene passer inn i hverandre og kabelen får en glatt overflate. For rustbeskyttelse blir trådene forsinket eller innsatt med et rustbeskyttende tjæreprodukt. Bærekabler for større konstruksjoner lages av tråd med 4-6 mm diameter og kan være spunnet av et høyt antall tråder, f.eks. har Hudson River-brua i New York 4 kabler, hver med 26474 tråder. Elektriske kabler av kobber eller aluminium er vanligvis forsterket med en stålkjerne.

Ståltråd lages av et valset emne med 3-6 mm diameter ved trekking i kald tilstand gjennom et hull (øyet) i et trekkjern av herdet stål eller hardmetall som står fast i en trekkbenk. Ved kaldtrekkingen blir ståltråden stiv og får stor styrke. Ved oppvarming blir den mykere og mister noe av styrken, som også avhenger av karboninnholdet. Tradisjonelt brukes stiv ståltråd til telegrafledninger, ståltau, sykkeleiker, klaverstrenger og styremekanismer i fly. Den brukes også som emne for trådstift, kroker, synåler, hårnåler og kardestifter. Til trådstift brukes både rund tråd og tråd med tre- eller firkantet tverrsnitt. Utglødet ståltråd er bøyelig og brukes til hesjetråd, bindetråd og til trådduk. Ståltråder overtrekkes ofte med sink (gjerdetråd, telegraftråd og ståltau), tinn (flasketråd) eller kobber (møbelfjærer). Tråddiameteren klassifiseres med nummerbetegnelser og måles med målelærer, f.eks. etter den engelske skalaen B.W.G. eller den tyske hvor nummeret tilsvarer diameteren av tråden i mm ganget med 10.

Stålull er en masse av spesielt tynn ståltråd som lages ved høvling av vanlig ståltråd. Den brukes til polering og pussing av metallgjenstander, i husholdningen gjerne innsatt med såpe.

Møbler av stål ble svært vanlig i løpet av det 20. århundret, særlig i kontormiljø. I hjemmene var særlig kjøkkenmøbler av stål, spesielt med bein og rammer av stål. Mykere løsninger av tre og plast er blitt mer vanlig, men stål er ennå ikke gått helt av bruk.

Stålstikk ble laget først i 1820 og brukt lenge ved store opplag i stedet for kobberstikk på grunn av holdbarheten av trykkplatene, men ble ikke populært, siden bildene virket harde og kalde, og gikk av bruk da man begynte å forståle kobberplatene.

Ståltrykk har vært gjort ved gravering i stål eller en kombinasjon av gravering og etsing, og ga spesielt glansfulle farger, skarpe streker og et opphøyd relieff som skyldtes en motform som preget papiret fra den andre siden.

Transport på skinner har vært gjort siden oldtiden, både inderne, perserne og egypterne brukte skinner av stein til å transportere bygningsmaterialer til diverse større byggeprosjekter med. På 15-1600-tallet ble det vanlig å bygge transportanlegg for malm i gruver med skinner av tre. Men de gikk fort i stykker, og de første skinnene av jern ble innført i engelske kullgruver i 1738. I begynnelsen var det hester og ponnier og i noen tilfeller arbeiderne selv som dro vognene, men da dampmaskinen ble oppfunnet begynte man å eksperimentere med maskinell trekkraft. I begynnelsen var det fastmonterte maskiner som trakk vognene ved hjelp av lange tau eller vaiere, men spesielt i anlegg hvor gangene ikke var helt snorrette så man snart fordelen med å sette maskinene på hjul selv, og det første brukbare lokomotivet ble bygd av Trevithick og Vivian til en gruve i Wales. Den skotske ingeniøren George Stephenson utviklet dette videre sammen med sønnen Robert Stephenson og med stadige tekniske forbedringer ble det snart et tema å utnytte denne teknologien til transport også utenfor gruvemiljøene.

Den første jernbanen ble bygd for å transportere malm mellom gruvebyen Stockton og havnebyen Darlington i nord-England i 1825, og derfra gikk det slag i slag. I 1830 ble det bygd 4 mindre jernbaner i USA, og i 1835 ble de første banene åpnet på det europeiske fastlandet i Tyskland og Belgia. I 1840 eksisterte det allerede 7700 km jernbane. Jernbanen utviklet seg raskt til å bli det dominerende transportmidlet på land, og linjene grodde som ugress rundt i verden. I Norge ble den første jernbanen mellom Oslo og Eidsvoll åpnet allerede 1854 av et privat selskap, delvis med engelsk kapital. Fra 1862 ble det bygd en rekke statsbaner og privatbaner rundt om i landet, dels med normale og dels med smale spor. I 1890 ble det man enige om å gå over til normalspor over alt etter en 7 års pause i jernbanebyggingen. Fra 1911 begynte statsbanene å overta privatbanene. Den siste overtakelsen skjedde i 1955, da de overtok Bratsbergbanen, og den siste privatbanen, Lillesand-Flaksvannbanen, ble nedlagt i 1956. Jernbanen har etterhvert fått konkurranse av biler og fly, men representerer fortsatt et komfortabelt, effektivt og forholdsvis miljøvennlig alternativ, og er stadig i utvikling i de fleste land, Norge er et unntak her. Og selv om vognene etterhvert lages mer i lettmetall, er skinnene fortsatt av jern.

Permanente magneter lages ofte av karbonstål og brukes som kompassnåler, magnetiske linser og utstyr hvor man vil ha elektroner til å bevege seg i bestemte baner. De er også mye brukt i leketøy og morosaker og til lukkemekanismer for skapdører og liknende. Bløtt jern viser bare magnetiske egenskaper i et magnetisk felt og brukes ofte som kjerne i elektromagneter. Slike magneter kan oppnå en feltstyrke på 2-3 tesla, som er det magnetiske metningspunktet for jern. Sterkere elektromagneter enn det lages uten jernkjerne.

Som jernkjerne i elektromagneter brukes ofte teknisk rent jern, men for større enheter ofte jern legert med silisium, såkalt elektroteknisk blikk, med 1-4 % Si, ofte i orientert struktur. Legeringer som har høy permeabilitet selv i svake magnetfelt er f.eks. Permalloy (79 % Ni, 21 % Fe), Supermalloy (79 % Ni, 16 % Fe, 5 % Mo), My-metall (79 % Ni, 16,5 % Fe, 5 % Cu, 1,5 % Cr). En legering som har konstant permeabilitet, men ikke så høy som de foregående, er Perminvar (45 % Ni, 15 % Cu, resten jern). Transformatorkjerner med konstant permeabilitet kan også lages av presset metallpulver med et isolerende skikt mellom partiklene.

Herdet ulegert stål med kanskje 0,9 % C og 1,0 % Mn har i århundrer vært brukt som permanentmagneter. Forskjellige stållegeringer gir bedre magnetisk "stivhet", evne til å holde på de magnetiske egenskapene, f.eks. med 5 % W og 0,7 % C, eller høylegert magnetstål med f.eks. 36 % Co, 6 % Cr, 4 % W, 0,8 % C. Det kreves ca. 5 ganger så mye energi å avmagnetisere disse legeringene som det gjør med ulegert stål. Omtrent samme "stivhet", men mindre remnanens, fås med legeringer av typen Cunife (60 % Cu, 20 % Ni, 20 % Fe). Legeringer av typen Alnico med 8-12 % Al, 14-28 % Ni, opptil 24 % Co, opptil 6 % Cu, opptil 1 % Ti og resten Fe, har enda bedre magnetiske egenskaper. Til enklere formål brukes også rene aluminium-nikkellegeringer.

Den radioaktive isotopen jern 55 brukes til å analysere elektrolytiske metallbelegningsbad.

Rustbeskyttelse av jern og stål gjøres på forskjellige måter. Hovedpoenget er vanligvis å hindre at det kommer vann og oksygen til metallet. Det kan gjøres enten ved å smøre det inn med fett eller tjære, male det med vanlig maling eller med en oksyderende maling som passiviserer metallet, eller ved å belegge det med et annet metall. Fosfatering går ut på å behandle overflaten med en løsning som inneholder fosforsyre. Det dannes et belegg som i det vesentlige består av jernfosfat og gir godt underlag for lakk o.l. Til metallbelegging brukes krom, sink eller tinn. Sinkbelegging eller galvanisering er best for rustbeskyttelse, fordi sinken er mer elektropositiv enn jernet, slik at det vil beskytte jernet mot oksydasjon ved å oksyderes selv. Tinn er mer elektronegativt, og gjør problemet bare verre hvis det går hull på belegget. Skipsskrog av stål beskyttes gjerne mot rust ved hjelp av magnesiumblokker som festes til skroget, magnesiumet oksyderes raskt og må byttes ut med jevne mellomrom, mens stålet blir så godt som urørt. En annen form for rustbeskyttelse er den katodiske. Ved å gi metallet en svak negativ elektrisk ladning kan man stoppe den første oksydasjonen hvor jernatomer oksyderes til frie Fe²⁺-ioner. Til alminnelig bruk er det i dag utviklet rustbeskyttende maling som kan strykes rett på rusten.

Rust fjernes ved å vaske metallet med rustfjerningsmidler, oftest med ioner som danner vannløselige komplekser med treverdig jern, f.eks. kaliumhydrogenoksalat, "syresalt", KHC₂O₄.2H₂O.

Gult blodlutsalt eller kaliumheksacyanoferrat(II), K₄[Fe(CN)₆], også kalt kaliumferrocyanid eller ferrocyankalium, brukes til fremstilling av berlinerblått, ved lyskopiering, som tilsetningsstoff i matvarer (E536) m.m. I matvarer brukes også de tilsvarende natrium- (E535) og kalsiumsaltene (E538). De brukes som middel mot klumping i forskjellige sauser og pulverprodukter og som fellingsmiddel i svake viner, fruktviner, limonade og brus.

Rødt blodlutsalt eller kaliumheksacyanoferrat(III), K₃[Fe(CN)₆], også kalt kaliumferricyanid eller ferricyankalium, brukes bl.a. til fotofremkalling.

Berlinerblått, Fe₄[Fe(CN)₆]₃, har vært brukt mye i malerfarge, tøyfarger, tapet- og tøytrykk og i blekk. Den er lys- og syreekte, men ødelegges av baser. Finere produkter kalles også pariserblått. Turnbulls blått, Fe₂[Fe(CN)₆], brukes til tøyfarging ved at fargestoffet felles ut på fibrene etter blanding av et toverdig jernsalt og gult blodlutsalt. Gulnet tøy kan gjøres hvitt med en liten mengde berlinerblått, fordi fargen er komplementær med gulfargen. En tradisjonell måte å lage "blå"-kopier på er å behandle papir i mørke med en løsning av ammoniumheksacyanoferrat(III), (NH₄)₃[Fe(CN)₆], og jern(III)citrat, HOC(CH₂COO)₂COO^3?Fe³⁺. Ved belysning reduseres jernet i citratet av citrationet slik at det dannes berlinerblått, som er uløselig i vann. Blåkopien fikseres ved å vaske vekk den upåvirkede saltblandingen med vann.

Jernglukonat brukes som svart fargestoff i oliven (E579).

Jernlaktat, et jernsalt av melkesyre, brukes til fargestabiliserende middel i sopp. Tillatt mengde er 1,6 g pr. kilo.

Rød oker er pulverisert hematitt eller jern(III)oksyd, et fargestoff som har vært og er et av de mest brukte siden oldtiden (engelsk rødt, venetiansk rødt, pompeiansk rødt, caput mortuum, kolkotar etc.). Vanligvis inneholder fargen en blanding av oksyd og hydroksyd, slik at fargen varierer fra rent rødt for oksydet til brungult for rent hydroksyd. Brenning vil redusere hydroksydinnholdet. Brukes i dag mest i kunstfarger eller som grunning. Sienna eller bolus er jernoksyd blandet med leire, den brukes i brent eller rå tilstand. Jernoksyd brukes også i stor utstrekning som polermiddel (polerrødt) for glass, metaller og smykkesteiner. Det brukes også som fargestoff i matvarer som konfekt, drops, pastiller og kosttilskuddstabletter (E172).

Jern(II,III)-oksyd brukes, ofte i form av mineralet magnetitt, som elektrodemateriale, f.eks. ved kloralkalielektrolysen, på grunn av sin motstandsdyktighet mot syrer, klor og alkalier.

Termitt er en blanding av jern(II,III)oksyd og aluminiumpulver som brukes til sveising av jern og skjøting av jerndeler som skinner og brukne aksler o.l. fordi aluminiumet ved antennelse reduserer jern ut av oksydet med sterk varmeuytvikling. Det kan bli rundt 2400 ºC, slik at jernet som fås fra oksydet blir smeltet og hvitglødende, renner ned mellom stykkene som skal sammenføyes og størkner der. Det brukes en egen tennblanding til antennelsen, f.eks. en blanding av aluminium- eller magnesiumpulver og et stoff som lett avgir oksygen, som kaliumklorat eller bariumperoksyd. Tennblandingen antennes i sin tur med et brennende magnesiumbånd.

Ved svak glødning i luft oksyderes finfordelt jern(II,III)oksyd til en metastabil modifikasjon av jern(III)oksyd, g-Fe₂O₃, som beholder de magnetiske egenskapene og brukes i magnetiske lagringsmedia som disketter, lydbåndkassetter o.l.

Ferritter er forbindelser av jern(III)oksyd med et annet metalloksyd, vanligvis i en spinellstruktur med et toverdig metall som mangan, kobolt, nikkel, sink, kobber eller en blanding. Jernet kan også erstattes med andre treverdige ioner som aluminium og krom. På grunn av det høye magnetiske momentet og en moderat elektrisk ledningsevne har ferrimagnetiske ferritter vært mye brukt som kjernemateriale for spoler i radioteknikken og andre grener av elektronikken og brukes fortratt i makroelektroniske apparater.

Svovelkis, FeS₂, er grunnlaget for en rekke produkter. Ved røstingen dannes svoveldioksyd, som brukes til sulfittlut for celluloseindustrien og til produksjon av svovelsyre. Jernoksydet som blir igjen, "kisavbrannen", kan brukes til å utvinne jern eller et av de andre metallene som finnes som forurensning, som kobber, nikkel, kobolt, sink, gull og sølv.

Jern(II)sulfat brukes i blått permanent blekk sammen med gallussyre som oksyderes til et uløselig blåsvart jern(III)gallatkompleks ved kontakt med luft. Blandingen er opprinnelig bare svakt farget, og blekk som er blått også i utgangspunktet er tilsatt fargestoff. Ellers brukes jernsulfat som ugressmiddel, i farge- og garveriindustrien, til konservering av tre, til fotografiske formål, til desinfeksjon og luktfjerning av avfall (binder både hydrogensulfid og ammoniakk), som medisinsk jerntilskudd ved anemi, og i veterinærmedisinen som bloddannende middel og adstringerende middel ved munn- og klovsyke. I stedet for det rene sulfatet brukes gjerne Mohrs salt, (NH₄)₂Fe(SO₄)₂.6H₂O, som er mye mer bestandig i luft.

Jern(III)sulfat brukes som koaguleringsmiddel ved rensing av drikkevann og industrielt avløps- og prosessvann, som beis ved farging av tøyer, i beisebad (syrevasking) for metall, til fremstilling av berlinerblått og jernaluner, som forbedringsmiddel for basisk jord og som middel mot klorose (dårlig grønning) for kulturplanter. Jernaluner har teknisk betydning som beisemidler.

Jern(III)klorid fås vanligvis i handelen som heksahydratet FeCl₃.6H₂O. Vannløsningen brukes som lysfølsomt element ved lysetsing av metallplater, f.eks. kretskort i elektronikk og instrumenter, klisjeer i reproduksjonsfaget og dessuten som en ingrediens i tonerløsninger i fotografien og til industriell vannbehandling.

Hovedkilder:

Prof.dr.phil. Haakon Haraldsen (Asch.konv.leks.5.utg.b.10).
Henri de Parville "Hvorfor?-Fordi" Brødrene Salmonsen, København 1890, dansk oversettelse av L. Stange med delvis benyttelse av Dr. Th. Kahlmeters svenske bearbeidelse.
Håkon Flood "Kjemi" Cappelen, Oslo 1962.
Gunnar Hägg ”Allmän och oorganisk kemi” Almqvist & Wiksell, Uppsala 1969.
Michell J. Sienko og Robert A. Plane “Chemical Principles & Properties” McGraw-Hill, 1974.
Per Kofstad ”Uorganisk kjemi” Aschehoug 1979.
F. Albert Cotton og Geoffrey Wilkinson “Advanced Inorganic Chemistry” John Wiley & Sons, New York 1988.
http://www.webmineral.com/
Michael Fleischer "Glossary of Mineral Species" Mineralogical Record Inc., Bowie, Maryland 1977.
Einar Wang Lund "Elementær kvalitativ uorganisk analyse" Universitetsforlaget, Oslo 1975.
Orla Zinck og Torben Hallas-Møller "E-nummerboken" oversatt til norsk av Gunnar Bureid, Ex Libris Forlag, Oslo 1994.
http://newton.ex.ac.uk/aip/catagories/elements.html
CRC Handbook of Chemistry and Physics, 57^th ed. 1976-77.
Mary Elvira Weeks “Discovery of the Elements” Journal of Chemical Education, Easton, Pennsylvania, USA, 1960.

:-) LEF