铁

铁
26Fe
- ↑ 铁 ↓ 釕 元素周期表 錳 ← 铁 → 鈷
外观
金屬：淺灰色至銀白色 鐵的光譜線
概况
名称 · 符号 · 序数	铁 · Fe · 26
元素类别	過渡金屬
族 · 週期 · 区	8 · 4 · d
标准原子质量	55.845（2）
电子排布	[氬] 3d6 4s2 2, 8, 14, 2
物理性质
状态	固體
密度（接近室温）	7.874 g·cm−3
熔点时液体密度	6.98 g·cm−3
熔点	1811 K，1538 °C，2800 °F
沸点	3134 K，2862 °C，5182 °F
熔化热	13.81 kJ·mol−1
汽化热	340 kJ·mol−1
比热容	25.10 J·mol−1·K−1
蒸汽压
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k 于 T (K) 1728 1890 2091 2346 2679 3132
原子性质
电负性	1.83（鲍林标度）
电离能 （更多）	第一：762.5 kJ·mol−1
	第二：1561.9 kJ·mol−1
	第三：2957 kJ·mol−1
原子半径	126 pm
共价半径	132±3（低自旋），152±6（高自旋） pm
杂项
晶体结构	簡單立方晶格
磁序	鐵磁性
	1043 K
电阻率	（20 °C）96.1Ω·m
热导率	80.4 W·m−1·K−1
膨胀系数	（25 °C）11.8 µm·m−1·K−1
声速（细棒）	（室温）（電解） 5120 m·s−1
杨氏模量	211 GPa
剪切模量	82 GPa
体积模量	170 GPa
泊松比	0.29
莫氏硬度	4
维氏硬度	608 MPa
布氏硬度	490 MPa
CAS号	7439-89-6

铁是一种化学元素，它的化学符号是Fe，它的原子序数是26，是最常用的金属。它是过渡金属的一种。

性质

物理性质

鐵是有光澤的銀白色金屬，硬而有延展性，熔點為1538℃，沸點为2750℃，有很強的鐵磁性，並有良好的可塑性和導熱性。晶体结构为体心立方结构，晶格常数a=2.87埃.日常生活中的铁通常含有碳因而暴露在氧气中容易在遇到水的情况下发生电化学腐蚀，而纯度较高的铁则不易腐蚀。

化学性质

具有金属单质的通性，能与非金属单质、酸、盐等反应。
铁在氧气中燃烧后生成四氧化三铁

$\rm 3Fe+2O_{2} \rightarrow Fe_{3}O_{4}$

在高温下，铁可以与水蒸汽反应，生成四氧化三铁和氢气。

$\rm 3Fe + 4H_{2}O \rightarrow Fe_{3}O_{4} + 4H_{2}$

铁元素可以形成3种氧化物，分别是氧化亚铁（FeO），氧化铁（Fe₂O₃），和四氧化三铁（Fe₃O₄）（FeO·Fe₂O₃）。

铁和非氧化性酸反应得到Fe²⁺（亚铁离子，浅绿色），和氧化性酸反应得到Fe³⁺（铁离子，黄色），铁在浓硫酸和浓硝酸中钝化。

铁加热、加压下可以和一氧化碳反应得到羰基化合物：

$\rm Fe + 5CO \rightarrow Fe(CO)_5$

铁和氯气反应（点燃）得到三氯化铁，而和硫反应（加热）只能得到硫化亚铁：

$\rm 2Fe+3Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3$

$\rm Fe+S \rightarrow FeS$

铁和Fe³⁺反应得到Fe²⁺：

$\rm 2FeCl_3 + Fe \rightarrow 3FeCl_2$

发现

铁是古代就已知的金属之一。铁矿石是地壳主要组成成分之一，铁在自然界中分布极为广泛，但人类发现和利用铁却比黄金和铜要迟。首先是由于天然的单质状态的铁在地球上非常稀少，而且它容易氧化生锈，加上它的熔点（1812K）又比铜（1356K）高得多，就使得它比铜难于熔炼。人类最早发现的铁是从天空落下来的陨石，陨石中含铁的百分比很高，是铁和镍、钴等金属的混合物，在融化铁矿石的方法尚未问世，人类无法大量获得生铁的时候，铁一直被视为一种带有神秘性的最珍贵的金属。

铁的发现和大规模使用，是人类发展史上的一个光辉里程碑，它把人类从石器时代、铜器时代带到了铁器时代，推动了人类文明的发展。至今铁仍然是现代化学工业的基础，人类进步所必不可少的金属材料。

名称由来

铁，化学符号Fe的来源是拉丁文名称Ferrum。

分布

铁是地球上分布最广的金属之一。约占地壳质量的5.1%，居元素分布序列中的第四位，仅次于氧、硅和铝。

在自然界，游离态的铁只能从陨石中找到，分布在地壳中的 铁都以化合物的状态存在。铁的主要矿石有：赤铁矿Fe₂O₃，含铁量在50%~60%之间；磁铁矿Fe₃O₄，含铁量60%以上，有亚铁磁性，此外还有褐铁矿Fe₂O₃·nH₂O、菱铁矿FeCO₃和黄铁矿FeS₂，它们的含铁量低一些，但比较容易冶炼。中国的铁矿资源非常丰富，著名的产地有湖北大冶、 辽宁鞍山等。

制备

单质铁的制备一般采用冶炼法。以赤铁矿（Fe₂O₃）和磁铁矿（Fe₃O₄）为原料，与焦炭和助溶剂在熔矿炉内反应，焦炭燃烧产生二氧化碳（CO₂），二氧化碳与过量的焦炭接触就生成一氧化碳（CO），一氧化碳和礦石內的氧化铁作用就生成金属铁。

$\rm C + O_{2} \rightarrow CO_{2}$

$\rm CO_{2} + C \rightarrow 2CO$

$\rm Fe_{3}O_{4} + 4CO \rightarrow 3Fe + 4CO_{2}$

$\rm Fe_{2}O_{3} + 3CO \rightarrow 2Fe + 3CO_{2}$

$\rm FeO + CO \rightarrow Fe + CO_{2}$

以上反应都是可逆反应，所产生的一氧化碳浓度越大越好，要使反应进行完全必须在800度以上进行。

化学纯的铁是用氢气还原纯氧化铁来制取，也可由五羰基铁来制取，通过其热分解来得到纯铁。

铁也可以通过铝热反应得到：

$\rm Fe_{2}O_{3}+2Al \rightarrow 2Fe+Al_{2}O_{3}$

用途

在我们的生活裡，铁可以算是最有用、最廉價、最丰富、最重要的金属。工農業生产中，铁是最重要的基本结构材料，铁合金用途广泛；国防和战争更是钢铁的较量，钢铁的年产量代表一个国家的现代化水準。

对于人体，铁是不可缺少的微量元素。在十多种人体必需的微量元素中，铁無論在重要性上還是在數量上，都居於首位。

一个正常的成年人全身含有3克多铁，相当于一颗小铁钉的质量。人体血液中的血红蛋白就是铁的配合物，它具有固定氧和输送氧的功能。人体缺铁会引起贫血症。只要不偏食，不大出血，成年人一般不会缺铁。

所谓煤气中毒（一氧化碳中毒），也是由于血红素中铁離子（II）上原本氧气的连接位被一氧化碳占据，丧失了吸收氧分子的能力，使人窒息中毒而死亡。

铁还是植物制造叶绿素不可缺少的催化剂。如果一盆花缺少铁，花就会失去颜色和芳香，葉子也发黄枯萎。一般土壤中也含有不少铁的化合物。

世界10大鐵礦產國

年產量（千公噸）

國名	1977	1982	1987	1992
中國	62992.1	107320.0	161430.0	194000.0
巴西	84645.7	90243.1	134105.0	114600.0
澳洲	93090.6	84949.8	101748.0	117170.0
俄羅斯	230262.8	236762.8	250748.0	82500.0
烏克蘭	-	-	-	75700.0
美國	54872.0	34875.0	47648.0	55593.0
印度	40983.3	39622.0	51018.0	54000.0
加拿大	54548.2	34478.3	37702.0	34136.0
南非	25652.6	23785.4	22008.0	28226.0
委內瑞拉	13949.8	10849.4	17782.0	22000.0
十國小計	660997.0	662885.9	824315.0	809325.0
全球總計	830708.7	819234.0	949440.0	929754.0

世界10大鐵消費國之消費量

單位：千公噸

國家	1977	1982	1987	1992
中國	125812.0	110772.0	173528.0	209593.0
前蘇聯	198160.0	201574.0	205434.0	171912.0
日本	115240.0	122172.0	112451.0	127413.0
美國	111901.0	47505.0	58747.0	64810.0
德國	47503.0	42935.0	44126.0	43177.0
巴西	18001.0	12703.0	39368.0	36497.0
南韓	4376.0	12334.0	16487.0	28730.0
法國	36691.0	28776.0	22882.0	22492.0
英國	19693.0	11041.0	18290.0	18578.0
比利時	24200.0	18613.0	18382.0	19420.0
10大國總計	701577.0	608425.0	709695.0	742662.0
全球總計	891288.0	818067.0	880515.0	959609.0

外部链接

• 洛斯阿拉莫斯国家实验室
• EnvironmentalChemistry.com —— 铁（英文）