鐵(Iron)
高雄市立女子高級中學化學科洪瑞和老師/國立中山大學化學系張祖辛副教授責任編輯
在鐵系元素(鐵、鈷、鎳)中以鐵分佈最廣,約占地殼質量的5.1%,居元素分布序列中的第4位,僅次於氧、矽、鋁。鈷和鎳在地殼中的豐度分別是:1×10-3%和1. 6×10-2%。在自然界中,鐵很少以元素單質的形式存在,因為它很容易因氧氣、水氣存在而氧化。鐵的主要礦石有:赤鐵礦Fe2O3、磁鐵礦Fe3O4、褐鐵礦2Fe2O3 • 3H2O、菱鐵礦FeCO3、黃鐵礦FeS2。鈷和鎳在自然界常共生,重要的鈷礦和鎳礦是輝鈷礦CoAsS和鎳黃鐵礦NiS • FeS。
一般認為人類發現鐵並使用鐵大約在西元前2000年,最早使用的鐵器是用來自外太空的隕石製造的,也稱為隕鐵。鐵的元素符號是Fe,來自於它的拉丁文名稱,Ferrum,英文名稱為 Iron。鐵及鐵的合金是目前最常用的金屬及最常見的鐵磁材料。新鮮的鐵表面是銀灰色金屬光澤,但在空氣中易氧化而呈紅褐色的氧化物薄層,鐵銹的成分比較複雜,通常用Fe2O3 • xH2O表示。純鐵比鋁還要軟,但摻入雜質(如碳)後,可增強它們的硬度。今日,鋼鐵工業已成為國民經濟的支柱產業,鋼鐵的產量常作為國家工業發展的標誌。鋼鐵是最重要且應用最廣的金屬材料。
鐵的冶煉主要由鐵礦石(赤鐵礦、磁鐵礦)在高爐中由C、CO還原而得鐵水,熔渣主要是由氧化鈣、氧化矽組成。由高爐所得的鐵稱為生鐵,因含碳、硫、鎂、磷、錳等雜質而變脆、變硬。工業上會再進一步地依使用需求,調整鐵合金的成份比例。