铁是地壳中第四重要的元素，也是地球外核和内核的组成因素之一，其化学符号为 Fe，原子序数为 26。

铁及其合金被认为是应用最广泛和最常见的金属，具有光滑的银灰色表面，但当与空气中的氧气结合时，会呈现红色或棕色。

纯铁是一种金属，但由于与氧气和湿气的结合而被氧化，因此在地球上很少以金属或纯铁的形式出现。因此，为了获得铁金属，通过一种称为化学还原的方法，去除矿石中潜在的氧气，从而产生铁金属。

形成：

铁是从赤铁矿中提取的，其化学符号为 Fe2o3。该金属铁通过高于 2000 摄氏度的高温炉采用碳还原法分离，并提取出铁金属。

铁矿石的提取主要在 48 个国家进行，其中中国、巴西、澳大利亚、俄罗斯和印度是提取和生产全球 70% 铁矿石的五个国家。

铁矿石

铁是世界上第六丰富的元素，但在地壳中按丰富程度排名第四。科学家认为，地球的核心主要由铁-镍合金组成，占地球总质量的 35%。因此，铁因这些原因被认为是地球上最丰富的元素，在金属中，95% 的金属是铁。

利用铁的特性以及其他金属的应用和组合，我们可以获得钢。

变形：

铁可能是金属中变形的最佳已知例子，存在三种多形态，称为同素异形体、奥氏体和铁素体。可以这样解释这种命名：当熔化的铁缓慢冷却时，在 1538 摄氏度时会结晶为同素异形体，称为 δ 铁，具有中心立方晶体结构。在进一步冷却时，晶体结构在 1394 摄氏度时会变为面心立方，这种形态被称为奥氏体或 γ 铁，而在 912 摄氏度时，晶体结构再次变为立方体，这种变形称为铁素体或 α 铁，在晶体学上与 δ 铁有很大的相似性。

应用：

铁是世界上最常见和应用最广泛的金属，因为 95% 的金属是由铁构成的。由于铁具有高强度和低成本，因此在建筑物的框架、汽车车身和大型船体等方面得到了广泛应用。

一般来说，生产的铁制品可以分为以下几类：

铸铁：当熔化的生铁被倒入沙子或金属模具中冷却时，铸铁就会形成。

可锻铸铁：与铸铁有很大不同，可以说它更柔软，具有更高的抗拉强度，相比铸铁在工业中的使用更为广泛。其获得方式是通过在铸铁上进行操作，如添加镁和铁硅酸盐以及碳的晶体化，获得可锻铸铁。

白口铁：是通过熔融金属冷却而成，其碳以渗碳的形式存在，其脆性可以通过软化来降低。

加工铁：在这种情况下，铁被熔化并制成海绵状。为了获得这种类型的铁，必须去除其中的杂质，如硅、锰和碳。

钢：是铁和碳的合金，通过铁和其他元素的特性获得。当钢被生产出来时，其稳定性和强度比之前提高了一百倍。

废铁：是指钢的剩余物和废料。

铁是地球上最常见的元素之一，几乎占据了 5% 的地壳。

铁是从主要为 Fe2O3 的赤铁矿中提取的。该金属通过与更具反应性的元素碳的还原方法分离。此过程在约 2000 摄氏度的高炉中进行。

在 2000 年，约提取了 1100 万吨铁矿石，商业价值约为 250 亿美元。尽管铁矿石的提取在 48 个国家进行，但中国、巴西、澳大利亚、俄罗斯和印度是全球五大铁矿石生产国，生产占全球 70%。大约需要 1100 万吨铁矿石来生产约 572 万吨生铁。

显著特性

一个普通铁原子的质量是一个普通氢原子质量的 56 倍。铁被认为是世界上第十丰富的元素。Fe 是拉丁语 ferrum 的缩写，意为铁。该金属从铁矿石中提取，几乎不以自由（元素）状态存在。

为了获得元素铁，必须通过化学还原方法去除其杂质。铁用于生产钢，钢不是元素，而是不同金属的合金和混合物（以及一些非金属，特别是碳）。铁原子的核在每个核子中具有最大的结合力，因此铁是通过聚变产生的最重元素，而通过裂变产生的最轻元素。

当一颗具有足够质量的恒星进行这样的操作时，它将无法在其核心产生能量，并形成一个超新星。铁被认为是世界上最常见的金属。宇宙学模型预测，在核聚变和裂变反应的结果中，一切都将转变为铁！

应用

铁的应用超过所有金属，构成了全球 95% 的金属。其低廉的价格和高强度使其在汽车、大型船体和建筑物中的使用不可避免。钢是最著名的铁合金，以下是一些铁的种类：

生铁，含有 4%-5% 的碳和不同量的杂质，如硫、硅和磷，其重要性仅在于它位于铁矿石到铸铁和钢的中间阶段。

铸铁，含有 2%-3.5% 的碳和少量锰。生铁中的杂质如硫和磷会对其特性产生负面影响，而在铸铁中会在可接受的范围内减少。铸铁的熔点在 1420-1470 开尔文之间，低于其两种主要成分，因此成为在同时加热碳和铁后第一个熔化的产品。铸铁非常坚固、硬且脆。即使是用于铸造的白口铸铁也会导致物体破裂。

碳钢含有 0.5%-1.5% 的碳和少量锰、硫、磷和硅。

锻铁（软铁）含有少于 0.5% 的碳，是一种坚固且可锻的产品，但其熔化性不如生铁。其含有极少量的碳（几分之一百分比）。如果将其边缘磨尖，迅速会失去锋利。

合金钢含有不同量的碳以及其他金属，如铬、钒、钼、镍、钨等。

铁氧化物用于制造计算机中的磁存储。它们通常与其他化合物混合，并以溶液的形式保持其磁性。

铁的最常见氧化态包括：

亚铁态 2+Fe

铁态 3+Fe

四价铁 4+Fe，已与一些酶（如过氧化物酶）稳定。

铁（VI）也很有名（尽管稀有）。如果以钾铁氟化物的形式存在（K2FeO），则是第一类醇的选择性氧化剂。该固体仅在真空和深紫色条件下稳定，既可作为强碱溶液，也可作为固体。

铁碳化物 Fe3C 被称为渗碳。

生物学

铁是血红素分子（红细胞的一部分）的主要原子，因此是所有血红蛋白的必需成分。因此，动物体内必须存在这种元素。此外，无机铁在许多酶的铁-硫链中发现。细菌通常利用铁。当身体在与细菌感染作斗争时，它会隐藏这种元素，以防止细菌获取铁。

同位素

铁自然有四种稳定同位素 Fe-54、Fe-56、Fe-57、Fe-58。铁同位素在自然界中的相对丰度约为 Fe-54 5.8%、Fe-56 91.7%、Fe-57 2.2% 和 Fe-58 0.3%。Fe-60 是一种非活跃的放射性核素，半衰期为 5.1 亿年。过去对铁同位素组合的测量主要集中在与核合成过程（如陨石研究）和矿物形成相关的 Fe-60 的不同类型的确定。

在不同阶段，Semarkona 和 Chervony Kut 陨石之间可以找到 Ni-60（Fe-60 的产物）浓度与铁稳定同位素丰度之间的联系，这为在太阳系形成时存在铁 60 提供了证据。可能是铁 60 的衰变释放的能量与放射性核素 Al-26 的衰变释放的能量一起，在 46 亿年前对其后形成的星云的重熔和分离产生了影响。存在于外星物质中的 Ni-60 也可能提供有关太阳系起源及其早期历史的更多信息。

在稳定同位素中，只有铁 57 具有自旋（1/2-）。因此，铁 57 在化学和生物化学中作为一种自旋同位素具有应用。

警告

过量摄入铁会导致中毒，因为大量的亚铁与体内的过氧化物反应，产生自由基。当体内铁的量正常时，体内的抗氧化机制能够控制这一过程。如果铁的量超过正常水平，将会产生不可控的自由基。

对于一个两岁的孩子，致死的铁量约为 3 克，而 1 克会导致严重中毒。有报告称，儿童因短期内摄入 10 到 50 颗硫酸铁片而中毒。过量摄入铁由于意外摄入药物而导致的死亡是儿童中的一个严重问题。体内铁的不可控增加会导致一种名为血色病的疾病。多余的铁在肝脏中积累，导致铁沉积病和器官损伤。因此，缺铁的人不应服用铁补充剂。

铁是什么？

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