Yster 
 Die nuttigste metaal op aarde

Ystergietery, omstreeks 1850 REGS: Ystergietery, omstreeks 1850.

Krediet: The Architect of the Capitol / U.S. Government

Niemand sal kan ontken dat yster die nuttigste metaal op aarde is nie. Kyk maar rondom jou na al die dinge wat deur mensevernuf gemaak is en jy sal kwalik iets vind wat nie danksy die bestaan van yster tot stand gekom het nie (as dit nie self van yster is nie). Soos iemand dit al gestel het: “Ons huise, meubels, klere, speelgoed, vervoermiddels is almal kleinkinders van die ystersmid...”

Die ysteratoom

Ysteratoom (deeltjies en relatiewe afstande hoegenaamd nie volgens skaal nie)BELANGRIK: Hierdie diagram neem glad nie die werklike relatiewe groottes van die verskillende atoomdeeltjies en die afstande tussen hulle in ag nie. Dit is dus hoegenaamd nie volgens skaal nie. Wat meer sê, in  verhouding tot die grootte van ’n atoom, is die elektrone baie ver van die kern af. Elektrone is ook baie, baie klein in vergelyking met die kern. Trouens, as die kern ’n ertjie was, sou die elektrone soos stoffies gewees het wat op ’n afstand van 300 meter daarvandaan beweeg het—met ’n duiselingwekkende snelheid.

 

Geleerdes glo nietemin hierdie vergelyking van ’n atoom met ’n sonnestelsel waarin planete om ’n son wentel, is ten beste slegs ’n gerieflike vereenvoudiging en nie soos ’n atoom werklik lyk nie. Só het die Oostenrykse fisikus Erwin Schrödinger byvoorbeeld ontdek dat die elektrone in ’n atoom hulle in der waarheid meer soos golwe gedra as soos deeltjies—en dit is nog lank nie al nie.

 

Volgens die moderne geleerdes is dit onmoontlik is om die presiese posisie van ’n elektron in die atoomruimte aan te dui sonder om sy verwagte ligging die een of ander tyd in die toekoms te versteur. Hierdie onsekerheid word uitgedruk deur aan die atoom ’n wolkige vorm toe te reken, waarin die elektron se posisie gedefinieer word in terme van die waarskynlikheid om dit ’n sekere afstand van die kern af te vind. Hierdie “waarskynlikheids-wolk”-beskouing van die atoom het die sonnestelsel-model vervang.
   

Maar hoe groot is ’n atoom dan eintlik? So klein dat ’n enkele
waterdruppel meer as 1 000 000 000 000 000 000 000
atome bevat!

Fisiese eienskappe van yster

STERK, silwerwit metaal, ons planeet se belangrikste en volopste metaal, wat omtrent vyf persent van die aardkors uitmaak.* )
•   Smeltpunt, indien suiwer, 1538 grade Celsius; kookpunt 2861 grade Celsius. Is 7,86 maal swaarder as water.
•   Word maklik deur ’n magneet aangetrek en deur ’n elektriese stroom gemagnetiseer, maar bly nie gemagnetiseer nie (staal, wat streng gesproke ’n legering van yster en koolstof is, saam met bekende hoeveelhede ander stowwe, bly wel gemagnetiseer).
•   Yster se kristalstruktuur is kubusties.

* ) Baie wetenskaplikes is dit ook eens dat planeet Aarde ’n vaste bal in sy  binnekern het wat uit soliede yster of yster-nikkel in ’n feitlik suiwer vorm bestaan. Die buitenste deel van die aardkern is ’n siedende inferno van hoofsaaklik vloeiende yster, maar op ’n diepte van sowat 5100 kilometer stol selfs die yster onder die geweldige druk (omtrent 3,2 miljoen atmosfere). Daar sou gevolglik ’n bal met straal van meer as duisend kilometer en dus ’n deursnee van by die twee en ’n halwe duisend kilometer wees. Kon ons maar net ’n deeltjie van al daardie yster ontgin het!)

Chemiese eienskappe van yster
Chemiese simbool: Fe—uit die Latynse woord vir yster, ferrum
 
OKSIDEER (roes) maklik deurdat dit met die suurstof in die lug verbind, met water of waterdamp as katalisator.
•   Reageer vinnig met sure om byvoorbeeld soute soos ysterchloried of ystersulfaat te vorm.
•   Yster is ook ’n belangrike bestanddeel van hemoglobien, wat sorg vir die vervoer van suurstof in die bloed.
•   In gebonde vorm kom yster voorts in byna alle gesteentes en in grond voor (word nie vry in die natuur aangetref nie, behalwe as meteoriete wat uit die ruimte gekom het).
   
Ystermeteoriet en ysteroksied in die aardkors Ystermeteoriet op Mars

BO: Ystermeteoriete kom duidelik nie net op die planeet Aarde voor nie. NASA se dwaal-robot  Opportunity het hierdie een op Mars uitgesnuffel. Dit bestaan ook meestal uit yster en nikkel.

Hoe yster uit sy ertse onttrek word

YSTER word berei uit ysterertse, hoofsaaklik uit ysteroksiede soos hematiet  (Fe2O3) en magnetiet (Fe3O4). Die erts word saam met koolstof in 'n hoogoond tot sowat 2000 °C verhit. Die koolstof (in die vorm van kooks, dit wil sê gesuiwerde steenkool) verbind met die suurstof in die oond om koolstofmonoksied te vorm:

6 C + 3 O2 → 6 CO
 
Die koolstofmonoksied reduseer dan die ystererts, sê magnetiet, tot gesmelte yster en verander self in die proses in koolstofstofdioksied:
  
6 CO + 2 Fe2O3 → 4 Fe + 6 CO2
  

’n Ysterbyl uit die Sweedse ystertyd wat by Gotland, Swede, gevind isYster in die geskiedenis

LINKS: ’n Ysterbyl uit die Sweedse ystertyd wat by Gotland, Swede, gevind is.

Krediet: Kopiereg het verval weens ouderdom (sogenaamd openbare besit)

DIE ou volkere het yster “die hemelse metaal” genoem—en dit is dus glad nie onmoontlik dat die eerste stuk ystergereedskap van meteoriet-yster gemaak is wat uit die “hemel” geval het nie.

Maar waar, wanneer en hoe die eerste mens ontdek het dat yster uit sy ertse gesmelt kan word, sal seker altyd vir ons ondermaanse skepsels ’n groot raaisel bly.

Ook in Suid-Afrika is daar verspreide oorblyfsels van ou myngroewe en primitiewe smeltoonde wat toon dat die voorouers van ons swart volkere wel deeglik met die kuns vertroud was.

Alle volkere het hul eerste wapens en duursame gereedskap van klip (steen) gemaak. Daarna is brons gebruik en uiteindelik yster. Só was dit by die voorhistoriese stamme van Amerika, Afrika, Europa en Asië.  Die tydperke van steen, brons en yster was weliswaar nie vir alle volkere dieselfde nie en soms is die gebruik van brons oorgeslaan. Maar op die ou end sou yster oral seëvier. Dit is insiggewend dat yster reeds vierduisend jaar gelede deur die Chinese gebruik is.

Die tegniek van ysterbewerking het vermoedelik in die eerste duisend jaar voor die geboorte van Christus sy pad uit die gebied van die Middelandse See suidwaarts in Afrika gevind. Die mense van Afrika het spoedig hul eie tegnieke ontwikkel. Ystersmedery het geleidelik vanuit Noord-Afrika tot net suid van die Sahara versprei.

In die eerste eeu na Christus was ysterbewerking al iets algemeens in Wes-Afrika, met ystersmederye in groot georganiseerde hoofmanskappe of koninkryke.

Ystersmedery het na Midde- en Suider-Afrika versprei tydens die verhuising van swart volkere na hierdie dele.

Die ou Grieke was meesters in die gebruik van yster, en die Romeine ná hulle ook. Hulle het dit vir baie dinge gebruik, net soos ons dit vandag ook doen: vir vensterskerms, skarniere, slotte, juweelboksies. Die ou Galliërs het die kuns van die Romeine geleer en dit op hul beurt aan die Noormanne oorgedra. Die Noormanne moet baie knap smede gewees het, want met hul karige kennis en die primitiewe gereedskap van destyds het hulle gepantserde skepe gebou.

In die Middeleeue het die kuns van die smid in Europa opgebloei. Hulle het pragtige wapenrustings vervaardig en veral wonderskone skarniere, wat vandag nog in die ou Gotiese kerke pryk.

   
Drie vorms van yster

DIT is nuttig om te kan onderskei  tussen die drie vorms van yster—smee-yster, gietyster en staal—soos hulle oral rondom ons gebruik word.

Eiffel-toring, Parys, Frankryk•   Smee-yster is betreklik sag, het ’n draderige struktuur en is taai. Draad, spykers, ysterplate, heiningpale en al sulke voorwerpe word daarvan gemaak. Dit is pletbaar en plooibaar, veral as dit sterk verwarm word, wat dit rooi laat gloei. Trouens, indien smee-yster tot rooiwarm verhit word, kan dit maklik tot enige gewenste vorm gehamer word. Twee stukke kan ook aanmekaar gesweis word. Dit bevat minder onsuiwerhede as gietyster en staal, en smelt eers by nagenoeg 1500 grade Celsius. Die beroemde Eiffel-toring in Parys (gebou vir die Paryse Wêreldtentoonstelling van 1889) is ’n vroeë voorbeeld van ’n smee-ysterkonstruksie op ’n reusagtige skaal. Sonder sy moderne uitsaai-antenne troon die toring 300 meter hoog oor die Franse hoofstad.

•   Gietyster, wat ook potyster genoem word, bevat van drie tot vier persent koolstof. Dit smelt maklik by 1100 grade Celsius, en hierdie gesmelte yster kan dan in vorms gegooi word om talle soorte goedkoop ysterware daarvan te maak. Omdat dit bros is, word dit gewoonlik net gebruik om voorwerpe te vervaardig wat nie hoef te buig nie en wat nie aan meganiese skokke onderhewig sal wees nie, byvoorbeeld die voetstukke van swaar masjiene en waterpype. Dit is ook al dikwels in die verlede gebruik vir swierige fassades voor geboue en versierings aan byvoorbeeld pilasters, kaggels en grafte. Gegote yster kan nie gesweis word nie.  

HEEL REGS: ’n Ou kanon van smee-yster.

REGS: Gietyster-
versierings by ’n familiegraf uit die negentiende eeu.

Foto van kanon: National Park Service / U.S. Department of the Interior
Foto van smee-yster by famieliegraf: Jack E. Boucher, HABS
Collection / National Park Service / U.S. Department of the Interior 

•   Staal is ’n soort  yster wat getemper kan word. Dit beteken dat sy graad van hardheid verander kan word deur dit te verhit en af te koel. Gewone staal bevat van 0,2 tot 1,5 persent koolstof en smelt by sowat 1300 grade Celsius. Daar is deesdae Dinge van staal ook ander soorte staal waar yster met verskillende stowwe vermeng word. Staal word gebruik vir masjiene, spoorstawe, gereedskap, geweerlope, meslemme, ens.  In kombuise en ander werkplekke waar kos berei word, word gereedskap van vlekvrye staal dikwels gebruik omdat dit nie kos besoedel nie en dit maklik skoongemaak kan word.

Verskeie maniere bestaan om gietyster in staal te verander, maar dit was Henry Bessemer van Engeland se uitvindsel wat in 1854 goedkoop staal aan die wêreld gegee het. Dit gebeur nie altyd dat ’n uitvinder kry wat hom toekom nie, maar sy patent het van Bessemer ’n skatryk man gemaak.
   

Yster in die dieet

Dokter en rooi bloedselleFoto en illustrasie: Centers for Disease Control and Prevention / U.S. Department of Health and Human Services 

YSTER in die menslike dieet is noodsaaklik vir sekere ensieme (proteïene wat chemiese reaksies aanhelp) en die vorming van hemoglobien (pigment van rooi bloedselle) en mioglobien (pigment van spierselle).

Yster kom dus in baie liggaamsweefsels en -vloeistowwe voor, soos die beendere, tande, hare, gal, bloed, sweet en urien, asook organe soos die lewer.

Dit word in baie voedingstowwe gevind, onder meer eiers, lewer, vis, blaargroente, boontjies en neute.

•   Hemochromatose is ’n siekte waarin die liggaam te veel yster uit voedingstowwe absorbeer, asook uit ander bronne soos vitamienaanvullings wat yster bevat. Die gevolg is dat liggaamsorgane en -weefsels deurtrek is van ysterafsettings weens ’n verhoogde afbraak van bloedselle. Die pasiënt se vel word koperkleurig en, as die siekte nie behandel word nie, kan dit oor die jare heen die liggaamsorgane beskadig. Simptome is ’n baie moeë gevoel, swakheid, massaverlies, buikpuin en gewrigspyn, maar omdat hierdie simptome ook by ander siektes voorkom, kan hemochromatose in sy vroeë stadiums moeilik wees om te diagnoseer. Hoewel hemochromatose ander oorsake kan hê, word dit dikwels oorgeërf.