铁
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铁(Fe),化学元素,金属第8组(viii ib)元素周期表铝是使用最多、最便宜的金属。
原子序数 | 26 |
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原子量 | 55.847 |
熔点 | 1538°c(2,800°f) |
沸点 | 3,000°c(5,432°f) |
比重 | 7.86(20°c) |
氧化态 | +2 +3 +4 +6 |
电子构型 | [阿拉伯文]3d64年代2 |
出现、使用和属性
铁元素占5%地球它的储量仅次于美国的地壳铝在金属中位列第四氧气,硅元素中有铝。铁,是最主要的组成铝是整个地球上含量最丰富的元素(约占35%),在地球的大部分地区也相对丰富太阳和其他星星.在地壳中,游离金属很少见,以地球铁的形式存在(含2 - 3%的合金)镍)玄武岩格陵兰岛的岩石碳质沉积物在美国(密苏里州),作为一种低镍的流星铁(镍含量为5 - 7%),铁镍合金.镍铁,本地人合金(21 - 64%的铁,77 - 34%的镍)陨石作为taenite(62 - 75%的铁,37 - 24%的镍)。(对于天然铁和镍铁的矿物学性质,看到本土元素(表))。陨石根据其铁和硅酸盐矿物含量的相对比例可分为铁、铁石或石质。铁也被发现结合在数百种矿物中含有其他元素;和铁矿石一样重要赤铁矿(氧化铁,Fe2O3.),磁铁矿(四氧化三铁,Fe3.O4),褐铁矿(水合氧化铁,FeO(OH)∙nH2O),菱铁矿(黑色碳酸盐岩,所以3.).火成岩平均含铁量约为5%。金属是由冶炼与碳(可口可乐),石灰石.(有关铁的开采和生产的具体资料,看到铁处理.)
国家 | 2006年矿山产量(公吨)* | 占世界矿山产量的% | 2006年探明储量(公吨)*,** | 占世界已探明储量的% |
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*估计。 | ||||
* *铁含量。 | ||||
***由于四舍五入,细节不会添加到给定的总数中。 | ||||
资料来源:美国内政部,2007年矿产商品摘要。 | ||||
中国 | 520000000年 | 30.8 | 15000000000年 | 8.3 |
巴西 | 300000000年 | 17.8 | 41000000000年 | 22.8 |
澳大利亚 | 270000000年 | 16.0 | 25000000000年 | 13.9 |
印度 | 150000000年 | 8.9 | 6200000000年 | 3.4 |
俄罗斯 | 105000000年 | 6.2 | 31000000000年 | 17.2 |
乌克兰 | 73000000年 | 4.3 | 20000000000年 | 11.1 |
美国 | 54000000年 | 3.2 | 4600000000年 | 2.6 |
南非 | 40000000年 | 2.4 | 1500000000年 | 0.8 |
加拿大 | 33000000年 | 2.0 | 2500000000年 | 1.4 |
瑞典 | 24000000年 | 1.4 | 5000000000年 | 2.8 |
伊朗 | 20000000年 | 1.2 | 1500000000年 | 0.8 |
委内瑞拉 | 20000000年 | 1.2 | 3600000000年 | 2.0 |
哈萨克斯坦 | 15000000年 | 0.9 | 7400000000年 | 4.1 |
毛利塔尼亚 | 11000000年 | 0.7 | 1,000,000,000 | 0.6 |
墨西哥 | 13000000年 | 0.8 | 900000000年 | 0.5 |
其他国家 | 43000000年 | 2.5 | 17000000000年 | 9.4 |
世界上总 | 1690000000年 | 100 * * * | 180000000000年 | 100 * * * |
铁的平均含量人体大约是4.5克(约0.004%),其中约65%是血红蛋白,将分子氧从肺全身的;1%在控制细胞内氧化的各种酶中;其余的大部分储存在体内(肝,脾,骨髓),以便日后转化为血红蛋白。红肉,蛋黄,胡萝卜,水果,全麦和绿色蔬菜提供了成年人每天所需的10-20毫克铁的大部分。用于治疗色素过低贫血(由缺铁),一种大量有机或无机铁(通常是亚铁)化合物使用。
常见的铁几乎总是含有少量的碳,这些碳是在冶炼过程中从焦炭中提取出来的。这些改变了它的性能,从含碳高达4%的硬脆铸铁到更多可塑的含碳量低于0.1%的低碳钢。
纯铁有三种真正的同素异形体。δ铁,特征为以体为中心的立方水晶结构,在1390°C(2534°F)以上是稳定的。低于这个温度就会转变为γ铁,具有面心立方(或立方紧密堆积)结构顺(只有在磁化场存在的情况下才能被弱磁化);它的形成能力固体与碳的溶液在炼钢中很重要。在910°C(1670°F)有一个顺磁转变α铁,在结构上也是以身体为中心的立方体。低于773°C(1423°F), α铁变成铁磁(即,能够被永久磁化),表明在电子结构但是晶体结构没有变化。高于773°C(居里点),它就失去了铁磁性完全。α铁是一种柔软、有韧性、有光泽的灰白色金属抗拉强度.
纯铁很活泼。在非常精细的分裂状态下,金属铁是自燃的(即,它自燃)。它结合积极与氯对温和加热也与各种其他非金属,包括所有的卤素,硫,磷,硼碳和硅(碳化物和硅化物相在铁的技术冶金中起主要作用)。金属铁在稀溶液中容易溶解矿物酸。与非氧化性酸和在没有空气的情况下,铁在+2氧化态是获得。有空气存在时或加热时稀释硝酸时,一些铁以Fe3 +离子。非常强氧化的介质——例如,浓硝酸或含有重铬酸盐的酸——钝化铁(即,使其失去正常的化学活性),然而,就像它们一样铬.没有空气的水稀释的无空气氢氧化物对金属的腐蚀作用不大,但热浓缩对金属有一定的侵蚀作用氢氧化钠.
天然铁是四种稳定同位素的混合物:铁-56(91.66%)、铁-54(5.82%)、铁-57(2.19%)和铁-58(0.33%)。
铁化合物包括有义务的利用一种叫做。的现象进行研究穆斯堡尔效应的现象伽马射线无后坐力的被原子核吸收和再辐射的)。尽管Mössbauer效应已经在大约三分之一的元素中被观察到,但对铁来说尤其如此(而且程度较轻)锡),这种效应已经成为化学家的主要研究工具。就铁而言,这种效应取决于铁-57的原子核可以被激发到一个高能级能量状态通过吸收被氧化态、电子构型和化学物质影响的频率非常明确的伽马辐射环境可以用来研究铁原子的化学行为。铁57显著的Mössbauer效应已被用于研究磁性以及血红蛋白衍生物,用于制造非常精确的核时钟.