(Fe)元素


化学元素被列为过渡金属。它自古以来就为人所知。它的发现者和发现日期不详。

属性描述
英文名Iron
分类铁是过渡金属
颜色银灰
原子量55.847
状态固态
熔点1535.1 ℃, 1808.2 K
沸点2750 ℃, 3023 K
电子数26
质子数26
最丰富的同位素中的中子30
电子层2,8,14,2
电子构型[Ar] 3d6 4s2
密度 @ 20℃7.87 g/cm3

铁的发现

铁自古以来就为人所知。

人类最早使用的铁可能来自陨石

大多数从太空落到地球上的物体都是石质的,但有一小部分,是含铁量超过90%的“铁陨石”。

铁很容易腐蚀,所以古代的铁制品比金银制品要稀有得多。这使得追踪铁的历史比追踪活性较低的金属要困难。

人们已经发现了大约公元前5000年由陨石铁制成的手工艺品(也有大约7000年的历史)——例如埃及坟墓中的铁珠。

在美索不达米亚(伊拉克),有证据表明大约公元前5000年人们就开始熔炼铁。

铁器时代大约开始于公元前1300-1200年,那时铁变得足够便宜,可以取代青

起初,向铁中添加来炼钢可能是偶然的——熔融的铁和木炭从熔炼火中混合在一起。这可能发生在公元前1000年。

在此之前,没有什么技术原因让青铜时代让位给铁器时代;在铁完全优于青铜之前,需要通过加(炼钢)和冷加工来改善铁的技术。

在大约公元前3000年的埃及和美索不达米亚发现了由熔化铁制成的手工艺品。

在那个时代,铁是仪式用的金属;铁太贵了,不能用于日常生活。亚述文字告诉我们铁的价值是黄金的八倍。

铁在罗马时代被广泛使用。在一世纪,老普林尼(Pliny the Elder)曾说过:“我们靠铁来建造房屋、劈开岩石,以及在生活中做许多其他有用的事情。”

化学符号Fe的起源来自拉丁词“ferrum”,意思是铁。iron这个词本身来源于盎格鲁-撒克逊语中的“iren”。

关于铁的有趣事实

  • 据信,地球质量的三分之一是铁,其中大部分位于地球深处的地核。
  • 地球上有足够的铁来制造三个新行星,每一个都和火星的质量相同。
  • 据信,地球深处的液态铁的循环产生了产生地球磁场的电流。
  • 铁对人类大脑发育至关重要。儿童缺铁会导致学习能力受损等问题。
  • 在古代,人们不知道地球上的铁有多丰富。他们唯一的金属铁来源是陨石。从亚述文字中我们得知铁的价值是黄金的八倍。除了稀有之外,铁也很受欢迎,因为它来自天空,被认为是神的礼物:古埃及人称它为“ba-ne-pe”,意思是“天堂的金属”。与天堂的联系在金字塔文本中得到了加强,例如,翻译为:“我的骨头是铁的,我的四肢是不朽的星星。”
  • 铁是发现的第一种磁性金属。古代的航海家使用磁石,因为它们可以用作罗盘,指向地磁北极;这是古希腊哲学家米利都的泰勒斯在公元前600年描述的。磁石是由磁铁矿制成的,磁铁矿是铁的一种天然化物。磁铁矿的分子式是FeO.Fe2O3。
  • 有些动物有第六感——磁感应。在很多动物身上都发现了磁铁矿,包括蜜蜂、信鸽和海豚。这些动物对地球磁场很敏感,这有助于它们导航。
  • 纳米比亚的霍巴陨石是世界上最大的天然铁块,重达60多吨。它由82 – 83%的铁,16 – 17%的,约1%的和非常微量的其他元素组成。霍巴陨石是迄今为止发现的最大的单个陨石。
  • 铁是铁磁。铁磁性是磁性最强的一种。其他常见的铁磁性金属有和钴。
  • 用铁、镍或钴与稀土金属结合使用可以制成强力磁铁。NIB磁铁(-铁-)是在1980年代早期发明的。它们是一种合金,比例为Nd2Fe14B。它们被用于电脑、手机、医疗设备、玩具、马达、风力涡轮机和音频系统。

外观和特性

危害:

铁被认为是无毒的。

特点:

铁是一种球墨状、灰色、相对柔软的金属,是热和电的适度良导体。

它被磁体吸引,很容易磁化。

纯金属的化学反应性很强,在潮湿的空气中很容易生锈,形成红褐色的氧化物。

铁有三种同素异形体,分别是α、γ和β。

铁,也被称为铁素体,是铁在正常温度下的稳定形式。

铁的使用

铁是所有金属中最便宜和最重要的——重要的意义在于铁是最普遍使用的金属,占世界金属产量的95%。

铁被用来制造钢和其他在建筑和制造业中很重要的合金。

铁在生物体的运作中也是至关重要的,它通过血红蛋白分子将氧气输送到血液中。

铁的同位素及丰度

地壳的丰度:按重量的5.6%,按摩尔的2.1%

丰度太阳系:按重量为1000ppb,按摩尔为30ppb

成本,纯:7.2美元每100克

成本,批量:每100克0.02美元

来源:铁在自然界中并不是游离的,而是存在于铁矿中,如赤铁矿(Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4)和膨润土中。商业上,铁是在2000℃左右的熔炉中通过赤铁矿或磁铁矿的碳还原来生产的。

同位素:铁有24种同位素,其半衰期已知,质量数为46至69。天然存在的铁是四种同位素的混合物,它们的百分比如下:54Fe (5.8%), 56Fe (91.8%), 57Fe(2.1%)和58Fe(0.3%)。

参考

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